1) Obrázek může být imaginární nebo nemovitý. Pokud je obraz tvořen samotnými paprsky (tj tento bod dorazí světelná energie), pak je skutečná, ale pokud ne samotnými paprsky, ale jejich pokračováním, pak říkají, že obraz je imaginární (světelná energie nevstupuje do daného bodu).
2) Pokud je horní a spodní část obrázku orientována podobně jako samotný objekt, pak se obrázek nazývá Přímo. Pokud je obrázek vzhůru nohama, pak se nazývá obrácený (převrácený).
3) Obraz je charakteristický svými získanými rozměry: zvětšený, zmenšený, stejný.
Obraz v rovinném zrcadle
Obraz v rovinném zrcadle je virtuální, rovný, má stejnou velikost jako objekt a je umístěn ve stejné vzdálenosti za zrcadlem, jako je objekt umístěn před zrcadlem.
Objektivy
Objektiv je průhledné tělo ohraničené z obou stran zakřivenými plochami.
Existuje šest typů čoček.
Sběr: 1 - bikonvexní, 2 - plochý-konvexní, 3 - konvexně-konkávní. Rozptyl: 4 - bikonkávní; 5 - plochý-konkávní; 6 - konkávně-konvexní.
Konvergovaná čočka
divergenční čočka
Charakteristika čoček.
NN- hlavní optická osa je přímka procházející středy kulových ploch ohraničujících čočku;
Ó- optický střed - bod, který se u bikonvexních nebo bikonkávních (se stejnými poloměry povrchu) čoček nachází na optické ose uvnitř čočky (v jejím středu);
F- hlavní ohnisko čočky je bod, ve kterém se shromažďuje paprsek světla šířící se rovnoběžně s hlavní optickou osou;
Z- ohnisková vzdálenost;
N"N"- sekundární osa čočky;
F"- boční zaměření;
Ohnisková rovina - rovina procházející hlavním ohniskem kolmo k hlavní optické ose.
Cesta paprsků v čočce.
Paprsek procházející optickým středem čočky (O) se nelomí.
Paprsek rovnoběžný s hlavní optickou osou prochází po lomu hlavním ohniskem (F).
Paprsek procházející hlavním ohniskem (F) po lomu jde rovnoběžně s hlavní optickou osou.
Paprsek probíhající paralelně se sekundární optickou osou (N"N") prochází sekundárním ohniskem (F").
Vzorec objektivu.
Při použití vzorce pro čočky byste měli správně používat pravidlo znaků: +F- konvergující čočka; -F- divergenční čočka; +d- předmět je platný; -d- imaginární předmět; +f- obraz předmětu je skutečný; -F- obraz předmětu je imaginární.
Převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti objektivu se nazývá optická síla.
Příčné zvětšení- poměr lineární velikosti obrázku k lineární velikosti objektu.
Moderní optická zařízení ke zlepšení kvality obrazu použijte systémy čoček. Optická mohutnost soustavy čoček sestavených dohromady se rovná součtu jejich optických mohutností.
1 - rohovka; 2 - duhovka; 3 - tunica albuginea (skléra); 4 - cévnatka; 5 - vrstva pigmentu; 6 - žlutá skvrna; 7 - zrakový nerv; 8 - sítnice; 9 - sval; 10 - vazy čočky; 11 - čočka; 12 - žák.
Čočka je těleso podobné čočce a přizpůsobuje naše vidění na různé vzdálenosti. V optickém systému oka se nazývá zaostření obrazu na sítnici ubytování. U lidí dochází k akomodaci v důsledku zvýšení konvexity čočky, prováděné pomocí svalů. Tím se změní optická mohutnost oka.
Obraz předmětu dopadajícího na sítnici oka je skutečný, zmenšený, převrácený.
Vzdálenost nejlepší vize by měla být asi 25 cm a hranice vidění (vzdálený bod) je v nekonečnu.
Myopie (krátkozrakost)- zraková vada, při které oko vidí rozmazaně a obraz je zaostřen před sítnicí.
Dalekozrakost (hyperopie)- vada zraku, kdy je obraz zaostřen za sítnicí.
Vyplnil: učitel střední školy Kuzněck Pryakhina N.V.
Plán lekce
Fáze lekce, obsah | Formulář | Učitelské aktivity | Studentské aktivity |
1. Zopakujte si domácí úkol 5 min |
|||
2.1. Úvod do pojmu čočka | Myšlenkový experiment | Provádí myšlenkový experiment, vysvětluje, předvádí model, kreslí na tabuli | Proveďte myšlenkový experiment, poslouchejte, ptejte se |
2.2. Identifikace vlastností a vlastností čočky | Klade problematické otázky a uvádí příklady | ||
2.3. Vysvětlení dráhy paprsků v čočce | Klade problematické otázky, kreslí, vysvětluje | Odpovídejte na otázky a vyvozujte závěry |
|
2.4. Zavedení pojmu ohnisko, optická mohutnost čočky | Klade úvodní otázky, kreslí na tabuli, vysvětluje, ukazuje | Odpovídejte na otázky, vyvozujte závěry, pracujte se sešitem |
2.5. Konstrukce obrazu | Vysvětlení | Vypráví, předvádí model, ukazuje transparenty | odpovídat na otázky, kreslit do sešitu |
3. Konsolidace nového materiálu 8 min |
|||
3.1. Princip konstrukce obrazu v objektivech | Vyvolává problematické otázky | Odpovídejte na otázky a vyvozujte závěry |
|
3.2. Testovací roztok | Pracovat v párech | Náprava, individuální pomoc, kontrola | Odpovězte na testovací otázky a vzájemně si pomáhejte |
4.Domácí práce 1 min |
|||
§63.64, ex.9 (8) Umět sestavit příběh z osnovy. |
Lekce. Objektiv. Konstrukce obrazu v tenké čočce.
Cílová: Poskytnout znalosti o čočkách, jejich fyzikální vlastnosti a vlastnosti. Rozvinout praktické dovednosti při aplikaci znalostí o vlastnostech čoček k nalezení obrazu pomocí grafické metody.
Úkoly: studium typů čoček, představení pojmu tenká čočka jako modely; představit hlavní charakteristiky čočky - optický střed, hlavní optická osa, ohnisko, optická mohutnost; rozvíjet schopnost konstruovat dráhu paprsků v čočkách.
Použijte řešení problémů, abyste pokračovali v budování výpočetních dovedností.
Struktura lekce: vzdělávací přednáška(většinou nový materiál učitel prezentuje, ale studenti si během prezentace látky dělají poznámky a odpovídají na otázky učitele).
Mezioborové vazby: kreslení (konstruování paprsků), matematika (výpočty pomocí vzorců, používání mikrokalkulátorů ke zkrácení času stráveného výpočty), společenské vědy (koncept přírodních zákonů).
Výukové vybavení: fotografie a ilustrace fyzických objektů z multimediálního disku „Multimedia Library for Physics“.
Shrnutí lekce.
Aby bylo možné zopakovat to, co se naučili, a také zkontrolovat hloubku asimilace znalostí studenty, provádí se frontální průzkum na studované téma:
Jaký jev se nazývá lom světla? Jaká je její podstata?
Jaká pozorování a experimenty naznačují změnu směru šíření světla při jeho přechodu do jiného prostředí?
Jaký úhel – dopad nebo lom – bude větší, pokud paprsek světla projde ze vzduchu do skla?
Proč je ve člunu obtížné zasáhnout oštěpem rybu plavající se poblíž?
Proč je obraz předmětu ve vodě vždy méně jasný než předmět samotný?
V jakém případě je úhel lomu roven úhlu dopadu?
2. Učení nového materiálu:
Čočka je opticky průhledné těleso ohraničené sférickými plochami.�
Konvexníčočky jsou: bikonvexní (1), plankonvexní (2), konkávně-konvexní (3).
Konkávníčočky jsou: bikonkávní (4), plankonkávní (5), konvexně konkávní (6).
Ve školním kurzu se budeme učit tenké čočky.
Čočka, jejíž tloušťka je mnohem menší než poloměr zakřivení jejích povrchů, se nazývá tenká čočka.
Nazývají se čočky, které převádějí svazek rovnoběžných paprsků na sbíhající se a shromažďují jej v jednom bodě sbíráníčočky.
Nazývají se čočky, které převádějí svazek rovnoběžných paprsků na divergentní rozptylováníčočky. Bod, ve kterém se paprsky shromažďují po lomu, se nazývá soustředit se. Pro spojnou čočku – platí. Pro rozptyl - imaginární.
Uvažujme dráhu světelných paprsků přes rozbíhavou čočku:
Zadáme a zobrazíme hlavní parametry čoček:
Optický střed čočky;
Optické osy čočky a hlavní optická osa čočky;
Hlavní ohniska čočky a ohnisková rovina.
Konstrukce obrázků v čočkách:
Bodový objekt a jeho obraz leží vždy na stejné optické ose.
Paprsek dopadající na čočku rovnoběžnou s optickou osou po lomu čočkou prochází ohniskem odpovídajícím této ose.
Paprsek procházející ohniskem před sběrnou čočkou, za čočkou, se šíří rovnoběžně s osou odpovídající tomuto ohnisku.
Paprsek rovnoběžný s optickou osou jej po lomu v ohniskové rovině protíná.
d – vzdálenost objektu od objektivu
F – ohnisková vzdálenost objektivu.
1. Objekt je za dvojnásobnou ohniskovou vzdáleností objektivu: d > 2F.
Čočka poskytne zmenšený, převrácený, skutečný obraz předmětu.
Objekt je mezi ohniskem objektivu a jeho dvojitým ohniskem: F< d < 2F
Čočka poskytuje zvětšený, převrácený, skutečný obraz předmětu.�
Objekt je umístěn do ohniska čočky: d = F
Obrázek položky bude rozmazaný.
4. Objekt je mezi čočkou a jejím ohniskem: d< F
obraz předmětu je zvětšený, virtuální, přímý a nachází se na stejné straně čočky jako předmět.
5. Obrazy vytvořené divergenční čočkou.
čočka nevytváří skutečné obrazy ležící na stejné straně čočky jako předmět.
Složení tenké čočky:
Vzorec pro zjištění optické mohutnosti čočky:
převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti se nazývá optická mohutnost čočky. Čím kratší je ohnisková vzdálenost, tím větší je optická mohutnost objektivu.
Optické přístroje:
Fotoaparát
Kino kamera
Mikroskop
Test.
Jaké objektivy jsou na obrázcích?
Jaké zařízení lze použít k získání obrázku znázorněného na obrázku.
A. fotoaparát b. filmová kamera v. Zvětšovací sklo
Která čočka je na obrázku?
A. sbírání
b. rozptylování
konkávní
Sekce: Fyzika
Účel lekce:
- Zajistit proces osvojení základních pojmů tématu „čočka“ a princip zobrazování daný objektivem
- Podporovat rozvoj kognitivního zájmu studentů o předmět
- Přispějte k rozvoji přesnosti při provádění výkresů
Zařízení:
- Rebusy
- Sbíhavé a divergentní čočky
- Obrazovky
- Svíčky
- Křížovka
K jaké lekci jsme dospěli? (rébus 1) fyzika
Dnes budeme studovat novou sekci fyziky - optika. S touto částí jste se seznámili již v 8. třídě a pravděpodobně si pamatujete některé aspekty tématu „Světelné jevy“. Zejména si vzpomeňme na obrazy, které poskytují zrcadla. Ale nejdřív:
- Jaké typy obrázků znáte? (imaginární a skutečný).
- Jaký obraz dává zrcadlo? (imaginární, přímý)
- Jak daleko je to od zrcadla? (stejně jako položka)
- Říkají nám zrcadla vždy pravdu? (zpráva „Ještě jednou naopak“)
- Je vždy možné vidět se v zrcadle takový, jaký jste, i když je to naopak? (zpráva „Škádlování zrcadel“)
Dnes budeme v naší přednášce pokračovat a povídat si o dalším předmětu optika. Tipni si. (rébus 2) objektiv
Objektiv– průhledné těleso ohraničené dvěma kulovými plochami.
Tenký objektiv– jeho tloušťka je malá ve srovnání s poloměry zakřivení povrchu.
Hlavní prvky objektivu:
Hmatem rozeznáte spojnou čočku od čočky divergenční. Čočky jsou na vašem stole.
Jak sestrojit obraz v konvergující a divergentní čočce?
1. Objekt za dvojitým zaostřením.
2. Objekt s dvojitým zaostřením
3. Objekt mezi zaostřením a dvojitým zaostřením
4. Zaostřený objekt
5. Objekt mezi ohniskem a objektivem
6. Divergenční čočka
Vzorec pro tenké čočky =+
Jak dávno se lidé naučili používat čočky? (zpráva „Ve světě neviditelného“)
A nyní se pokusíme získat obrázek okna (svíčky) pomocí čoček, které máte na stole. (Experimenty)
Proč potřebujeme čočky? (pro brýle, léčbu krátkozrakosti, dalekozrakosti) - Toto je váš první domácí úkol - připravit zprávu o korekci krátkozrakosti a dalekozrakosti pomocí brýlí.
Jaký jev jsme tedy použili k dnešní lekci? (rébus 3) pozorování.
Nyní zkontrolujeme, jak jste se naučili téma dnešní lekce. K tomu vyluštíme křížovku.
Domácí práce:
- hádanky,
- křížovky,
- zprávy o krátkozrakosti a dalekozrakosti,
- přednáškový materiál
Škádlící zrcátka
Dosud jsme se bavili o poctivých zrcadlech. Ukázali svět takový, jaký je. No, možná otočený zprava doleva. Ale existují škádlivá zrcadla, zkreslující zrcadla. Mnoho kulturních a rekreačních parků má takovou atrakci - „smíchovnu“. Tam se každý vidí buď krátký a kulatý, jako hlávka zelí, nebo dlouhý a tenký, jako mrkev, nebo jako naklíčená cibule: téměř bez nohou a s nafouklým břichem, z něhož jako šíp vyčníval úzký hrudník se táhne vzhůru a ošklivá protáhlá hlava na nejtenčím krku.
Děti umírají smíchy a dospělí, snažící se zůstat vážní, jen kroutí hlavami. A kvůli tomu se odrazy jejich hlav v škádlivých zrcadlech zkreslují tím nejveselejším způsobem.
Není všude místnost pro smích, ale v životě nás obklopují škádlivá zrcadla. Určitě jste nejednou obdivovali svůj odraz ve skleněné kouli z novoročního stromečku. Nebo v poniklované kovové konvici, konvici na kávu, samovaru. Všechny obrázky jsou velmi vtipně zkreslené. Je to proto, že „zrcadla“ jsou konvexní. Konvexní zrcátka jsou také připevněna na řídítka jízdního kola, motocyklu a poblíž kabiny řidiče autobusu. Poskytují téměř nezkreslený, ale poněkud zmenšený obraz vozovky za sebou a u autobusů i zadních dveří. Přímá zrcátka zde nejsou vhodná: je v nich vidět příliš málo. A vypouklé zrcadlo, i malé, obsahuje velký obraz.
Někdy jsou zde konkávní zrcadla. Používají se na holení. Pokud se k takovému zrcadlu přiblížíte, uvidíte svou tvář značně zvětšenou. Bodové světlo také využívá konkávní zrcadlo. Právě ta shromažďuje paprsky z lampy do paralelního paprsku.
Ve světě neznáma
Asi před čtyřmi sty lety se zruční řemeslníci v Itálii a Holandsku naučili vyrábět brýle. Po brýlích byly vynalezeny lupy pro prohlížení malých předmětů. Bylo to velmi zajímavé a vzrušující: najednou vidět do všech detailů nějaké zrno prosa nebo muší stehýnko!
V naší době si radioamatéři staví zařízení, která jim umožňují přijímat stále vzdálenější stanice. A před třemi sty lety nadšenci optiky chtěli brousit stále pevnější čočky, které jim umožnily proniknout dále do světa neviditelného.
Jedním z těchto amatérů byl Nizozemec Anthony Van Leeuwenhoek. Objektivy nejlepších mistrů té doby byly zvětšeny pouze 30-40krát. A Leeuwenhoekovy čočky poskytovaly přesný, jasný obraz, zvětšený 300krát!
Jako kdyby celý svět před zvídavým Holanďanem se otevřely zázraky. Leeuwenhoek vtáhl pod sklo všechno, co ho zaujalo.
Jako první uviděl mikroorganismy v kapce vody, kapilární cévy v ocasu pulce, červené krvinky a desítky, stovky dalších úžasných věcí, které předtím nikdo netušil.
Ale myslete si, že Leeuwenhoek měl své objevy snadné. Byl to obětavý člověk, který celý svůj život zasvětil výzkumu. Jeho čočky byly velmi nepohodlné, ne jako dnešní mikroskopy. Musel jsem si opřít nos o speciální stojan, aby moje hlava byla při pozorování zcela nehybná. A stejně tak, opřený o stojan, Leeuwenhoek dělal své experimenty 60 let!
Opět je to naopak
V zrcadle se nevidíte přesně tak, jak vás vidí vaše okolí. Ve skutečnosti, pokud si vlasy češete na jednu stranu, v zrcadle budou sčesané na druhou. Pokud jsou na obličeji krtky, objeví se také na špatné straně. Když to všechno otočíte v zrcadle, tvář se vám bude zdát jiná, neznámá.
Jak se můžete stále vidět tak, jak vás vidí ostatní? Zrcadlo převrátí všechno vzhůru nohama... Tak tedy! Pojďme ho přelstít. Dejme mu obraz, již převrácený, již zrcadlený. Ať to zase otočí opačně a všechno do sebe zapadne.
Jak to udělat? Ano, s pomocí druhého zrcadla! Postavte se před nástěnné zrcadlo a vezměte si další, ruční. Držte jej v ostrém úhlu ke stěně. Přelstíte obě zrcadla: v obou se objeví váš „správný“ obraz. To lze snadno zkontrolovat pomocí písma. Knihu s velkým nápisem na obálce si přineste k obličeji. V obou zrcátkách bude nápis správně přečten zleva doprava.
Nyní se pokuste vytáhnout předklon. Jsem si jist, že to nebude možné hned. Tentokrát je obraz v zrcadle zcela správný, není otočen zprava doleva. To je důvod, proč budete dělat chyby. Jste zvyklí vidět v zrcadle zrcadlový obraz.
V prodejnách konfekce a krejčovských studiích jsou třílistá zrcadla, tzv. treláže. Můžete se v nich vidět i „zvenčí“.
Literatura:
- L. Galpershtein, Fun Physics, M.: Dětská literatura, 1994
GAPOU "Akbulak Polytechnic College"
Plán lekce pro disciplínu: FYZIKA
Lekce č. 150
Dobytek
datová skupina
Téma lekce: Čočky. Složení tenké čočky
Cíle lekce:
Vzdělávací –
` formulovat pojem čočky, jaké typy čoček existují;
` ukazují hlavní charakteristické body čočky (optický střed, hlavní optická osa, hlavní ohniska čočky)
` v hmotnosti základní vzorce tenké čočky
Vývojový – podporovat rozvoj: myšlení, prostorová představivost, komunikační dovednosti; pokračovat ve formování vědeckého světového názoru;
Vzdělávací – Rozvinout kulturu duševní práce a přirozeně materialistický pohled na svět prostřednictvím lekcí, které podnítí zájem o fyziku jako vědu.
. Typ lekce:_ teoretická
Vybavení Notebook, projektor, elektronická učebnice
OBSAH LEKCE
č Etapy hodiny, otázky hodiny Formy a metody výuky Časové předpisy
1 Organizační fáze:
Kontrola docházky
Kontrola připravenosti žáků na vyučování
Kontrola domácího úkolu Zjištění připravenosti třídy na hodinu. 2-3 min.
2 Vzkaz k tématu lekce Snímky, tabule 2 min.
3 Motivační bod:
Zdůvodnění potřeby studia tohoto tématu pro efektivní zvládnutí fyziky
V předchozích lekcích jsme studovali, jak se světlo chová za různých podmínek. Studovali jsme zákony optiky. Jak si myslíte, že lidé používají tyto zákony pro nějaké praktické účely?
Zapojení studentů do procesu stanovování cílů a záměrů vyučovací hodiny
Konverzace. Analýza aktivity 2-3 min
4 Aktualizace základních znalostí:
Jaké téma jsi začal studovat?
S jakými zákony jste se seznámil?
Formulujte zákon přímočarosti šíření světla.
Formulujte zákon odrazu světla.
Formulujte zákon lomu světla. Čelní rozhovor 5-7 min.
5. Práce na tématu lekce:
Co je to čočka Jaké typy čoček existují?
První zmínky o čočkách najdeme ve starověké řecké hře
Aristofanés „Oblaky“ (424 př. Kr.), kde se pomocí konvex
sklo a sluneční světlo udělal oheň.
Objektiv od něj. lněný, z latinského lens - lentilTypy čoček
Základní prvky objektivu
HLAVNÍ OPTICKÁ OSA je přímka procházející skrz
středy kulových ploch ohraničujících čočku.
OPTICKÝ STŘED - průsečík hlavní optické osy s čočkou, označený bodem O.
Sekundární optická osa je jakákoli přímka procházející optickým středem.
Pokud paprsek paprsků dopadá na sběrnou čočku,
rovnoběžně s hlavní optickou osou a poté
lom v čočce jsou shromažďovány v jednom bodě F,
které se říká hlavní ohnisko objektivu.
Existují dvě hlavní zaměření; jsou umístěny na hlavní optické ose ve stejné vzdálenosti od optického středu čočky na opačných stranách.
Tenká čočka - čočka, jejíž tloušťka je malá ve srovnání s poloměry zakřivení kulových ploch, které ji omezují.
Vzorce pro tenké čočky
Výkon objektivu
1 dioptrie je optická mohutnost čočky, jejíž ohnisková vzdálenost je 1 metr.
Obrázky vytvořené objektivem
Typy obrázků
Konstruování obrazů v konvergující čočce
Legenda
F – ostření objektivu
d - vzdálenost od objektu k objektivu
f – vzdálenost od objektivu k obrazu
h – výška objektu
H – výška obrázku
D - Optická mohutnost objektivu.
Jednotky optické mohutnosti - dioptrie - [dtpr]
G – zvětšení čočky
Praktický význam probíraného tématu Práce s ICT
Elektronická učebnice 22-28 min
6 Shrnutí hodiny, zhodnocení výsledků práce Konverzace 2-3 min
7. Domácí úkol 18.4. 331-334 str. 1-2 min
8. Reflexe: do jaké míry bylo dosaženo cílů a cílů lekce? Konverzace 1-2 min
Učitel: G.A. Krivosheeva
Plán:
- Úvod
- 1. Historie
- 2 Charakteristika jednoduchých čoček
- 3 Dráha paprsků v tenké čočce
- 4 Dráha paprsků v systému čoček
- 5 Konstrukce obrazu pomocí tenké spojné čočky
- 6 Složení tenké čočky
- 7 Měřítko obrázku
- 8 Výpočet ohniskové vzdálenosti a optické mohutnosti čočky
- 9 Kombinace více čoček (centrovaný systém)
- 10 Nevýhody jednoduché čočky
- 11
Čočky se speciálními vlastnostmi
- 11.1 Čočky z organického polymeru
- 11,2 Quartz čočky
- 11.3 Silikonové čočky
- 12 Použití čoček Poznámky
Literatura
Úvod
Plankonvexní čočka
Objektiv(Němec) Linse, z lat. objektiv- čočka) - část vyrobená z opticky průhledného homogenního materiálu, omezená dvěma leštěnými lomnými plochami rotace, například kulovou nebo plochou a kulovou. V současné době se stále více používají „asférické čočky“, jejichž povrchový tvar se liší od koule. Jako materiály čoček se běžně používají optické materiály, jako je sklo, optické sklo, opticky průhledné plasty a další materiály.
Čočky se také nazývají jiná optická zařízení a jevy, které vytvářejí podobný optický efekt, aniž by měly specifikované vnější charakteristiky. Například:
- Ploché „čočky“ vyrobené z materiálu s proměnným indexem lomu, který se mění v závislosti na vzdálenosti od středu
- Fresnelovy čočky
- Fresnelova zónová deska využívající difrakční jev
- „čočky“ vzduchu v atmosféře - heterogenita vlastností, zejména index lomu (projevující se ve formě mihotavých snímků hvězd na noční obloze).
- Gravitační čočka - vychylovací efekt pozorovaný na mezigalaktických vzdálenostech elektromagnetické vlny masivní předměty.
- Magnetická čočka je zařízení, které využívá konstantní magnetické pole k zaostření svazku nabitých částic (iontů nebo elektronů) a používá se v elektronových a iontových mikroskopech.
- Obraz čočky tvořený optickým systémem nebo částí optického systému. Používá se při výpočtech složitých optických systémů.
1. Historie
První zmínka o čočky lze nalézt ve starověké řecké hře „Oblaky“ od Aristofana (424 př. n. l.), kde se oheň vyráběl pomocí konvexního skla a slunečního světla.
Z prací Plinia staršího (23 - 79) vyplývá, že tento způsob zapalování ohně byl znám i v Římské říši - popisuje snad i první případ použití čoček ke korekci zraku - je známo, že Nero sledoval gladiátorské zápasy přes konkávní smaragd napravit krátkozrakost.
Seneca (3 př. n. l. - 65) popsal zvětšující efekt, který poskytuje skleněná koule naplněná vodou.
Arabský matematik Alhazen (965-1038) napsal první významné pojednání o optice, popisující, jak oční čočka vytváří obraz na sítnici. Čočky se rozšířily až s příchodem brýlí kolem 80. let 13. století v Itálii.
Zlatá brána je viditelná skrz kapky deště fungující jako čočky.
Rostlina viděná bikonvexní čočkou
2. Charakteristika jednoduchých čoček
Podle toho, jaké formy existují sbírání(pozitivní) a rozptylování(negativní) čočky. Do skupiny sběrných čoček patří obvykle čočky, jejichž střed je tlustší než jejich okraje a do skupiny čoček divergentních patří čočky, jejichž okraje jsou tlustší než střed. Je třeba poznamenat, že to platí pouze v případě, že index lomu materiálu čočky je větší než index lomu čočky životní prostředí. Pokud je index lomu čočky nižší, situace se obrátí. Například vzduchová bublina ve vodě je bikonvexní divergující čočka.
Čočky se typicky vyznačují svou optickou mohutností (měřenou v dioptriích) nebo ohniskovou vzdáleností.
Pro stavbu optických zařízení s korigovanou optickou aberací (především chromatickou, způsobenou rozptylem světla - achromáty a apochromáty) jsou důležité i další vlastnosti čoček/jejich materiálů, např. index lomu, disperzní koeficient, propustnost materiálu ve zvolené optice. rozsah.
Někdy čočky/čočky optické systémy(refraktory) jsou speciálně navrženy pro použití v prostředí s relativně vysokým indexem lomu (viz imerzní mikroskop, imerzní kapaliny).
Typy čoček:
Sbírání:
1 - bikonvexní
2 - plochý-konvexní
3 - konkávně-konvexní (pozitivní meniskus)
Rozptylování:
4 - bikonkávní
5 - plochý-konkávní
6 - konvexně-konkávní (negativní meniskus)
Nazývá se konvexně-konkávní čočka meniskus a může být kolektivní (zahušťuje se směrem ke středu), difúzní (zahušťuje se směrem k okrajům) nebo teleskopické (ohnisková vzdálenost je nekonečno). Takže například čočky brýlí pro krátkozrakost jsou zpravidla negativní menisky.
Na rozdíl od populární mylné představy není optická mohutnost menisku se stejnými poloměry nulová, ale kladná a závisí na indexu lomu skla a tloušťce čočky. Meniskus, jehož středy zakřivení povrchů jsou umístěny v jednom bodě, se nazývá koncentrická čočka (optická mohutnost je vždy záporná).
Charakteristickou vlastností sběrné čočky je schopnost sbírat paprsky dopadající na její povrch v jednom bodě umístěném na druhé straně čočky.
Hlavní prvky čočky: NN - optická osa - přímka procházející středy kulových ploch ohraničujících čočku; O - optický střed - bod, který se u bikonvexních nebo bikonkávních (se stejnými poloměry povrchu) čoček nachází na optické ose uvnitř čočky (v jejím středu).
Poznámka. Dráha paprsků je zobrazena jako v idealizované (tenké) čočce, bez indikace lomu na skutečném rozhraní. Navíc je zobrazen poněkud přehnaný obraz bikonvexní čočky
Pokud je světelný bod S umístěn v určité vzdálenosti před sběrnou čočkou, pak paprsek světla nasměrovaný podél osy projde čočkou, aniž by se lámal, a paprsky, které neprojdou středem, se budou lámat směrem k optická osa a protínají se na ní v nějakém bodě F, který a bude obrazem bodu S. Tento bod se nazývá konjugované ohnisko, nebo jednoduše soustředit se.
Dopadá-li na čočku světlo z velmi vzdáleného zdroje, jehož paprsky lze znázornit jako přicházející v rovnoběžném paprsku, pak se při výstupu paprsky lámou pod větším úhlem a bod F se posune na optické ose blíže k objektiv. Za těchto podmínek se nazývá průsečík paprsků vycházejících z čočky soustředit se F' a vzdálenost od středu čočky k ohnisku je ohnisková vzdálenost.
Paprsky dopadající na rozbíhavou čočku se při výstupu z čočky lámou směrem k okrajům, to znamená rozptylují. Pokud tyto paprsky pokračují v opačném směru, než je znázorněno na obrázku tečkovanou čarou, pak se budou sbíhat v jednom bodě F, který bude soustředit se tento objektiv. Tento trik bude imaginární.
Imaginární ohnisko divergenční čočky
To, co bylo řečeno o zaostření na optickou osu, platí rovněž pro případy, kdy je obraz bodu na nakloněné čáře procházející středem čočky pod úhlem k optické ose. Rovina kolmá k optické ose, která se nachází v ohnisku čočky, se nazývá ohnisková rovina.
Kolektivní čočky mohou být nasměrovány k předmětu z obou stran, v důsledku čehož mohou být paprsky procházející čočkou sbírány jak z jedné, tak z druhé strany. Objektiv má tedy dvě ohniska - přední A zadní. Jsou umístěny na optické ose po obou stranách čočky v ohniskové vzdálenosti od hlavních bodů čočky.
3. Dráha paprsků v tenké čočce
Čočka, u níž se předpokládá nulová tloušťka, se v optice nazývá „tenká“. Pro takový objektiv neukazují dvě hlavní roviny, ale jednu, ve které se přední a zadní jakoby spojují dohromady.
Uvažujme konstrukci dráhy paprsku libovolného směru v tenké sběrné čočce. K tomu využíváme dvě vlastnosti tenké čočky:
- Paprsek procházející optickým středem čočky nemění svůj směr;
- Paralelní paprsky procházející čočkou se sbíhají v ohniskové rovině.
Uvažujme paprsek SA libovolného směru dopadající na čočku v bodě A. Sestrojme čáru jeho šíření po lomu čočkou. K tomu sestrojíme paprsek OB rovnoběžný s SA a procházející optickým středem O čočky. Podle první vlastnosti čočky paprsek OB nezmění svůj směr a bude protínat ohniskovou rovinu v bodě B. Podle druhé vlastnosti čočky musí rovnoběžný paprsek SA po lomu protnout ohniskovou rovinu ve stejné vzdálenosti. směřovat. Paprsek SA bude tedy po průchodu čočkou sledovat dráhu AB.
Ostatní nosníky, jako je nosník SPQ, lze konstruovat podobným způsobem.
Označme vzdálenost SO od čočky ke zdroji světla u, vzdálenost OD od čočky k bodu zaostření paprsků v a ohniskovou vzdálenost OF f. Odvoďme vzorec spojující tyto veličiny.
Zvažte dva páry podobné trojúhelníky: 1) SOA a OFB; 2) DOA a DFB. Zapišme si proporce
Vydělíme-li první podíl druhým, dostaneme
Po dělení obou stran výrazu v a přeskupení členů dospějeme ke konečnému vzorci
kde je ohnisková vzdálenost tenké čočky.
4. Dráha paprsků v systému čoček
Dráha paprsků v čočkovém systému je konstruována pomocí stejných metod jako u jediné čočky.
Uvažujme soustavu dvou čoček, z nichž jedna má ohniskovou vzdálenost OF a druhá O 2 F 2. Sestrojíme dráhu SAB pro první čočku a pokračujeme v segmentu AB, dokud nevstoupí do druhé čočky v bodě C.
Z bodu O 2 sestrojíme paprsek O 2 E, rovnoběžný s AB. Při protnutí ohniskové roviny druhé čočky bude tento paprsek dávat bod E. Podle druhé vlastnosti tenké čočky bude paprsek AB po průchodu druhou čočkou sledovat dráhu BE. Průsečík této přímky s optickou osou druhé čočky dá bod D, kam budou zaostřeny všechny paprsky vycházející ze zdroje S a procházející oběma čočkami.
5. Konstrukce obrazu tenkou sběrnou čočkou
Při prezentaci charakteristik čoček byl uvažován princip konstrukce obrazu světelný bod v ohnisku objektivu. Paprsky dopadající na čočku zleva procházejí jejím zadním ohniskem a paprsky dopadající vpravo procházejí jejím předním ohniskem. Je třeba poznamenat, že u divergenčních objektivů je naopak zadní ohnisko umístěno před objektivem a přední ohnisko je za ním.
Konstrukce obrazu objektů určitého tvaru a velikosti pomocí čočky se získá takto: řekněme čára AB představuje předmět umístěný v určité vzdálenosti od čočky, výrazně přesahující její ohniskovou vzdálenost. Z každého bodu objektu bude čočkou procházet nespočetné množství paprsků, z nichž pro názornost je na obrázku schematicky znázorněn průběh pouze tří paprsků.
Tři paprsky vycházející z bodu A projdou čočkou a protnou se ve svých příslušných úběžných bodech v A 1 B 1 a vytvoří obraz. Výsledný obrázek je platný A vzhůru nohama.
V v tomto případě obraz byl získán při konjugovaném ohnisku v určité ohniskové rovině FF, poněkud vzdálené od hlavní ohniskové roviny F’F’, probíhající paralelně s ní přes hlavní ohnisko.
Pokud je objekt v nekonečné vzdálenosti od čočky, pak se jeho obraz získá na zadním ohnisku čočky F' platný, vzhůru nohama A snížena až to vypadá jako bod.
Pokud je objekt blízko objektivu a je ve vzdálenosti přesahující dvojnásobek ohniskové vzdálenosti objektivu, bude jeho obraz platný, vzhůru nohama A snížena a bude umístěn za hlavním ohniskem v segmentu mezi ním a dvojitou ohniskovou vzdáleností.
Pokud je objekt umístěn ve dvojnásobné ohniskové vzdálenosti od čočky, pak je výsledný obraz na druhé straně čočky ve dvojnásobné ohniskové vzdálenosti od objektivu. Obraz je získán platný, vzhůru nohama A stejné velikosti předmět.
Pokud je objekt umístěn mezi přední ohnisko a dvojitou ohniskovou vzdálenost, pak bude snímek získán za dvojnásobnou ohniskovou vzdáleností a bude platný, vzhůru nohama A zvětšený.
Pokud je objekt v rovině předního hlavního ohniska čočky, pak paprsky procházející čočkou půjdou paralelně a obraz lze získat pouze v nekonečnu.
Pokud je objekt umístěn ve vzdálenosti menší, než je hlavní ohnisková vzdálenost, budou paprsky vycházet z čočky v divergujícím paprsku, aniž by se kdekoli protínaly. Obraz je pak imaginární, Přímo A zvětšený, tedy v tomto případě čočka funguje jako lupa.
Je snadné si všimnout, že když se objekt z nekonečna přiblíží k přednímu ohnisku čočky, obraz se vzdálí od zadního ohniska, a když objekt dosáhne roviny předního ohniska, objeví se od něj v nekonečnu.
Tento vzor má velká důležitost v praxi různé typy fotografickou práci, proto k určení vztahu mezi vzdáleností od objektu k objektivu a od objektivu k obrazové rovině potřebujete znát zákl. složení čočky.
6. Složení tenké čočky
Vzdálenosti od bodu objektu ke středu čočky a od bodu obrazu ke středu čočky se nazývají konjugované ohniskové vzdálenosti.
Tyto veličiny jsou vzájemně závislé a jsou určeny vzorcem tzv vzorec pro tenké čočky(objevil Isaac Barrow):
kde je vzdálenost od čočky k předmětu; - vzdálenost od objektivu k obrazu; - hlavní ohnisková vzdálenost objektivu. V případě tlusté čočky zůstává vzorec nezměněn s jediným rozdílem, že vzdálenosti se neměří od středu čočky, ale od hlavních rovin.
Chcete-li najít jednu nebo druhou neznámou veličinu se dvěma známými, použijte následující rovnice:
Je třeba poznamenat, že znaky množství u , proti , F jsou vybírány na základě následujících úvah - pro skutečný obraz ze skutečného předmětu v konvergující čočce - jsou všechny tyto veličiny kladné. Je-li obraz imaginární, vzdálenost k němu je považována za zápornou; je-li objekt imaginární, je vzdálenost k němu záporná; je-li čočka divergující, je ohnisková vzdálenost záporná.
Obrázky černých písmen přes tenkou konvexní čočku s ohniskovou vzdáleností f (zobrazeno červeně). Jsou zobrazeny paprsky pro písmena E, I a K (v modré, zelené a oranžové barvě). Rozměry skutečného a převráceného obrazu E (2f) jsou stejné. Obrázek I (f) - v nekonečnu. K (při f/2) má dvojnásobnou velikost než virtuální a přímý obraz
7. Měřítko obrazu
Měřítko obrazu () je poměr lineárních rozměrů obrazu k odpovídajícím lineárním rozměrům objektu. Tento vztah lze nepřímo vyjádřit zlomkem , kde je vzdálenost od čočky k obrazu; - vzdálenost od objektivu k předmětu.
Je zde redukční faktor, tj. číslo, které ukazuje, kolikrát jsou lineární rozměry obrazu menší než skutečné lineární rozměry objektu.
V praxi výpočtů je mnohem pohodlnější vyjádřit tento vztah v hodnotách nebo , kde je ohnisková vzdálenost objektivu.
8. Výpočet ohniskové vzdálenosti a optické mohutnosti objektivu
Hodnotu ohniskové vzdálenosti objektivu lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
, Kdeindex lomu materiálu čočky,
Vzdálenost mezi sférickými plochami čočky podél optické osy, známá také jako tloušťka čočky, a znaménka poloměrů se považují za kladné, pokud střed kulové plochy leží napravo od čočky a záporné, pokud nalevo. Pokud je vzhledem ke své ohniskové vzdálenosti zanedbatelně malá, pak se taková čočka nazývá tenký a jeho ohniskovou vzdálenost lze nalézt jako:
kde R>0 je-li střed zakřivení napravo od hlavní optické osy; R<0 если центр кривизны находится слева от главной оптической оси. Например, для двояковыпуклой линзы будет выполняться условие 1/F=(n-1)(1/R1+1/R2)
(Tento vzorec se také nazývá vzorec pro tenké čočky.) Ohnisková vzdálenost je kladná pro konvergující čočky a záporná pro divergující čočky. Množství se nazývá optická sílačočky. Optická mohutnost čočky se měří v dioptrie, jejichž jednotky jsou m −1 .
Tyto vzorce lze získat pečlivým zvážením procesu konstrukce obrazu v čočce pomocí Snellova zákona, přejdeme-li od obecných trigonometrických vzorců k paraxiální aproximaci.
Čočky jsou symetrické, to znamená, že mají stejnou ohniskovou vzdálenost bez ohledu na směr světla - vlevo nebo vpravo, což však neplatí pro jiné charakteristiky, například aberace, jejichž velikost závisí na které straně čočka směřuje ke světlu.
9. Kombinace více čoček (centrovaný systém)
Čočky lze vzájemně kombinovat a vytvářet tak složité optické systémy. Optická mohutnost soustavy dvou čoček lze nalézt jako prostý součet optických mohutností každé čočky (za předpokladu, že obě čočky lze považovat za tenké a jsou umístěny blízko sebe na stejné ose):
.Pokud jsou čočky umístěny v určité vzdálenosti od sebe a jejich osy se shodují (systém libovolného počtu čoček s touto vlastností se nazývá centrovaný systém), pak lze jejich celkovou optickou mohutnost zjistit s dostatečnou mírou přesnosti z následující výraz:
,kde je vzdálenost mezi hlavními rovinami čoček.
10. Nevýhody jednoduché čočky
Moderní fotografické vybavení klade vysoké nároky na kvalitu obrazu.
Obraz vytvořený jednoduchým objektivem z důvodu řady nedostatků tyto požadavky nesplňuje. Odstranění většiny nedostatků je dosaženo vhodným výběrem řady čoček do centrovaného optického systému - čočky. Snímky získané jednoduchými čočkami mají různé nevýhody. Nevýhody optických systémů se nazývají aberace, které se dělí na následující typy:
- Geometrické aberace
- Sférická aberace;
- Kóma;
- Astigmatismus;
- Zkreslení;
- Zakřivení obrazového pole;
- Chromatická aberace;
- Difrakční aberace (tato aberace je způsobena jinými prvky optické soustavy a nemá nic společného s objektivem samotným).
11. Čočky se speciálními vlastnostmi
11.1. Čočky z organického polymeru
Polymery umožňují vytvářet levné asférické čočky pomocí lití.
Kontaktní čočky
V oblasti oftalmologie byly vyvinuty měkké kontaktní čočky. Jejich výroba je založena na použití materiálů dvoufázového charakteru, kombinující fragmenty organokřemičitý nebo organokřemičitý polymerní silikon a hydrofilní hydrogelový polymer. Více než 20 let trvající práce vedla na konci 90. let k vytvoření silikon-hydrogelových čoček, které lze díky kombinaci hydrofilních vlastností a vysoké propustnosti kyslíku používat nepřetržitě po dobu 30 dní.
11.2. Quartzové čočky
Křemenné sklo je přetavený čistý oxid křemičitý s menšími (asi 0,01 %) přísadami Al 2 O 3, CaO a MgO. Vyznačuje se vysokou tepelnou odolností a inertností vůči mnoha chemikáliím s výjimkou kyseliny fluorovodíkové.
Transparentní křemenné sklo dobře propouští ultrafialové a viditelné světelné paprsky.
11.3. Silikonové čočky
Křemík kombinuje ultra vysokou disperzi s nejvyšší absolutní hodnotou indexu lomu n=3,4 v IR oblasti a úplnou opacitou ve viditelné oblasti spektra.
Navíc právě vlastnosti křemíku a nejnovější technologie jeho zpracování umožnily vytvořit čočky pro rentgenový rozsah elektromagnetických vln.
12. Použití čoček
Čočky jsou univerzálním optickým prvkem většiny optických systémů.
Tradičním použitím čoček jsou dalekohledy, dalekohledy, optické zaměřovače, teodolity, mikroskopy a fotografická a video zařízení. Jednoduché sbíhavé čočky se používají jako lupy.
Další důležitou oblastí použití čoček je oftalmologie, kde bez nich nelze korigovat vady zraku - krátkozrakost, dalekozrakost, nesprávnou akomodaci, astigmatismus a další onemocnění. Čočky se používají v zařízeních, jako jsou brýle a kontaktní čočky.
V radioastronomii a radaru se dielektrické čočky často používají ke sběru toku rádiových vln do přijímací antény nebo k jejich zaostření na cíl.
Při konstrukci plutoniových jaderných bomb byly čočkovité systémy z výbušnin s různými detonačními rychlostmi (tedy s různými indexy lomu) použity k přeměně sférické rozbíhavé rázové vlny z bodového zdroje (rozbušky) na kulovou sbíhavou.
Poznámky
- Věda na Sibiři – www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
- silikonové čočky pro IR řadu - www.optotl.ru/mat/Si#2
Tento abstrakt je založen na článku z ruské Wikipedie. Synchronizace dokončena 07/09/11 20:53:22
Související abstrakta: Fresnelova čočka, Lunebergova čočka, Billetova čočka, Elektromagnetická čočka, Quadrupólová čočka, Asférická čočka.
