LENTE DE FRESNEL

En el apartado anterior determinamos que para iluminar nuestro panel LCD necesitamos una lente Fresnel, o “Fresnel”. La lente lleva el nombre de su inventor, el físico francés Augustin Jean Fresnel. Utilizado originalmente en faros. La principal propiedad de Fresnel es que es liviana, plana y delgada, pero al mismo tiempo tiene todas las propiedades de una lente normal. Fresnel consta de ranuras concéntricas de perfil triangular. El paso de las ranuras es comparable a la altura de su perfil. Por lo tanto, resulta que cada ranura es, por así decirlo, parte de una lente normal.

Cabe señalar que el proyector utiliza un par en lugar de un Fresnel. Si encuentra un Fresnel de un retroproyector, tenga en cuenta que es liso por ambos lados, es decir, de hecho, consta de dos fresnels, con sus superficies nervadas enfrentadas y pegadas a lo largo del perímetro.

¿Por qué utilizar dos Fresnels y puedes arreglártelas con uno?

Eche un vistazo al diagrama y todo quedará claro.

Si usa solo un Fresnel, la lámpara debe tener aproximadamente el doble foco. Los rayos de la lámpara también convergerán en aproximadamente el doble foco. La distancia focal mínima de los fresnels disponibles es de 220 mm. Esto significa que la estructura tendrá que ampliarse considerablemente. Pero lo más importante es que a tal distancia de la lámpara al Fresnel, el ángulo sólido efectivo de la lámpara resulta ser muy pequeño.

Cuando se utilizan 2 Fresnels, se pueden eliminar ambas desventajas. La fuente de luz se encuentra un poco más cerca de la distancia focal del Fresnel izquierdo y forma una fuente "imaginaria" fuera de la doble distancia focal del Fresnel derecho. Después de pasar el Fresnel derecho, los rayos convergerán entre el foco y el doble foco.

Volvamos a nuestro diseño óptico del apartado anterior (queremos decir que tenemos dos fresnels, aunque uno está dibujado):

¿Recuerdas que dije que este diagrama está simplificado? Si todo fuera como está dibujado, no necesitaríamos la lente. Cada rayo de la fuente de luz pasaría a través de un único punto de Fresnel, luego a través de un único punto en la matriz y volaría más hasta llegar a la pantalla y formar un punto del color deseado en ella. Para una fuente puntual y una matriz ideal esto sería cierto. Ahora agreguemos realismo. fuente no puntual.

Debido a que utilizamos una lámpara como fuente de luz, es decir. cuerpo luminoso de dimensiones finitas y bastante definidas, el esquema real del paso de los rayos se verá así:

Primera etapa de construcción: el Fresnel izquierdo forma una "imagen virtual" del arco eléctrico de la lámpara. Lo necesitamos para construir correctamente el camino de los rayos a través del Fresnel derecho.

Segunda etapa de construcción: nos olvidamos de la presencia de la lente izquierda y construimos el camino de los rayos para la lente derecha, como si la imagen "imaginaria" fuera real.

Etapa 3: descarta todo lo innecesario y combina los dos esquemas.

No es difícil adivinar que es en el punto donde se forma la imagen del arco de la lámpara donde debemos instalar la lente. La imagen del arco en este caso contiene información sobre el color de cada píxel de la matriz a través de la cual pasó la luz (no se muestra en la figura).

¿Qué distancia focal deben tener los fresnels?

El Fresnel que mira hacia la lámpara se toma lo más corto posible para lograr un ángulo de cobertura mayor. La distancia focal del segundo Fresnel debe ser entre un 10 y un 50% mayor que la distancia focal de la lente (una distancia de 1 a 2 cm entre el Fresnel y la matriz, la matriz en sí se encuentra entre el foco y el doble enfoque de la lente, dependiendo de la distancia entre la lente y la pantalla). De hecho, los fresnels más comunes en el mercado son los que tienen 2 distancias focales: 220 mm y 330 mm.

Al elegir la distancia focal de las lentes de Fresnel, debe prestar atención al hecho de que, a diferencia de las lentes convencionales, las lentes de Fresnel son caprichosas con respecto al ángulo de incidencia de la luz. Déjame explicarte con dos diagramas:

La peculiaridad es que los rayos que inciden sobre la superficie ondulada de Fresnel deben ser paralelos al eje óptico (o tener una desviación mínima del mismo). De lo contrario, estos rayos "se van volando". En el diagrama de la izquierda, la fuente de luz está aproximadamente en el foco de la lente izquierda, por lo que los rayos entre las lentes viajan casi paralelos al eje óptico y finalmente convergen aproximadamente en el foco de la segunda lente. En el diagrama de la derecha, la fuente de luz está ubicada mucho más cerca que la distancia focal, por lo que algunos de los rayos caen sobre las superficies que no funcionan de la lente derecha. Este efecto es mayor cuanto más distancia más larga desde el foco hasta la fuente y mayor será el diámetro de la lente.

1. Las lentes deben colocarse con los lados ranurados uno frente al otro y no al revés.

2. Es recomendable colocar la fuente de luz lo más cerca posible del foco de la primera lente, y como resultado:

3. La capacidad de mover la fuente de luz para ajustar el punto en el que el haz converge hacia la lente está limitada a unos pocos centímetros; de lo contrario, la imagen perderá brillo en los bordes y aparecerá un efecto muaré.

¿Qué tamaño deben tener los fresnels?

¿De qué material deben estar hechos los fresnels?

Los fresnels más disponibles en este momento están hechos de acrílico óptico (en otras palabras, plexiglás). Tienen una excelente transparencia y son ligeramente elásticos. Para nuestro propósito, esto es suficiente, considerando que la calidad de los Fresnels NO TIENE ABSOLUTAMENTE NINGUNA INFLUENCIA en la nitidez y geometría de la imagen (sólo en el brillo).

¿Cómo manejar los fresnels?

1. Evite dejar huellas dactilares en el lado ranurado del fresnel. Lávese bien las manos con jabón antes de cualquier operación con Fresnels. Lo mejor es envolver los fresnels en film plástico para envasar alimentos desde el momento de la compra hasta el final de los experimentos.

2. Si aparecen huellas dactilares en el lado ranurado, NO intente borrarlas. Ningún detergente (incluidos los limpiacristales a base de amoníaco) ayuda, porque... no penetre lo suficientemente profundo. Al mismo tiempo, las nervaduras exteriores de las ranuras están ligeramente redondeadas y las partículas de la servilleta/algodón usado para limpiar quedan obstruidas entre las ranuras. Como resultado, Fresnel comienza a dispersar los rayos. Es mejor dejarlo con huellas dactilares. Puede limpiar el lado liso, pero sólo si está seguro de que detergente no caerá sobre el lado ranurado.

3. Seguir condiciones de temperatura. No permita que los fresnels se calienten a más de 70 grados. A 90 grados, las lentes empiezan a flotar y el haz de luz pierde su forma. Personalmente, arruiné un par de lentes por esto. Para controlar la temperatura, utilice un probador de termopar. Se vende en cualquier tienda de radio.

LENTE

Creo que entiendes qué es una lente y por qué es necesaria. Lo más importante es elegirlo correctamente y, una vez elegido, encontrar dónde comprarlo :) Para elegir necesitamos conocer 4 características principales:

Número de lentes

En principio, como lente puede servir una única lente, por ejemplo una lupa. Sin embargo, cuanto más lejos del centro de la imagen, peor será su calidad. Aparecerán distorsiones esféricas (aberraciones), aberraciones cromáticas (debido a diferentes ángulos de refracción de rayos de diferentes longitudes de onda punto blanco, por ejemplo, se convierte en un trozo de arcoíris), pérdida de nitidez. Por tanto, para conseguir la máxima calidad de imagen se utilizan lentes acromáticas formadas por 3 o más lentes. Estos se utilizaban en epidiascopios, cámaras antiguas, equipos de fotografía aérea, etc. Los retroproyectores también utilizan lentes de tres lentes, pero estos modelos de proyectores son más caros que los modelos con lentes de una sola lente.

Longitud focal

La distancia focal de la lente determina a qué distancia del objeto original (matriz) se debe colocar y qué tamaño de imagen obtendrá en la pantalla. Cuanto mayor sea la distancia focal, menor será el tamaño de la pantalla, más lejos de la pantalla se podrá colocar el proyector y más largo será el cuerpo del proyector. Y viceversa.

Ángulo de visión

Muestra el tamaño de una imagen de origen que la lente puede capturar mientras mantiene un brillo, nitidez (resolución), etc. aceptables. “Aceptable” es un concepto flexible. Si para una fotografía aérea el ángulo de visión está indicado en el pasaporte, por ejemplo, 30 grados, esto puede significar que en realidad cubrirá 50 grados, pero la nitidez en los bordes ya no es adecuada para la fotografía aérea, sino para nuestro proyector. , donde no se necesita alta resolución, es bastante adecuado.

Apertura y apertura relativa.

La apertura relativa, en pocas palabras, es la relación entre el diámetro de la lente y su distancia focal. Se indica como una fracción, por ejemplo 1:5,6, donde 5,6 es el “número f-stop”. Si tenemos una lente con un diámetro interior de 60 mm y una distancia focal de 320 mm, su apertura relativa será 1:5,3. Cuanto mayor es la apertura (menor número f), mayor es la apertura de la lente (la capacidad de transmitir el brillo de un objeto) y peor suele ser la nitidez/resolución.

¿Cuál debería ser la apertura relativa?

La apertura relativa se puede encontrar conociendo el diámetro de la lente y la distancia focal. En relación a nuestro diseño óptico, podemos decir que el diámetro de las lentes del objetivo no debe ser menor que el tamaño de la imagen del arco de la lámpara formado por los fresnels. De lo contrario, se perderá parte de la luz de la lámpara.

Ahora toca hacer una aclaración más a nuestro diseño óptico.

Es obvio que la matriz dispersa los rayos que la atraviesan. Aquellos. Cada rayo que incide en la matriz sale de ella en forma de un haz de rayos con diferentes desviaciones angulares. Como resultado, la imagen del arco de la lámpara en el plano de la lente resulta "borrosa" y aumenta de tamaño, pero continúa llevando información sobre los colores de los píxeles de la matriz.

Nuestra tarea es capturar esta “imagen borrosa del arco” completamente con la lente.

De ahí la conclusión: la apertura relativa de la lente debe ser tal que recoja la imagen de la lámpara, pero nada más.

¿Cuál debería ser la distancia focal y el ángulo de visión?

Estos parámetros están determinados por el tamaño de la imagen original (matriz), la distancia desde la lente a la pantalla y el tamaño de la imagen deseada en la pantalla.

Lente F=L*(d/(d+D)), donde

Distancia L a la pantalla

d-diagonal de la matriz

Diagonal de la pantalla D

Aquí hay una calculadora para cálculos (tomada de www.opsci.com, ligeramente adaptada y traducida a un lenguaje comprensible)

Prometí empezar a hablar de instrumentos de estudio y empezaré con la lente Fresnel. Difícilmente lo encontrará en un estudio fotográfico de alquiler normal. La primera razón es que es bastante cara y la segunda es que la mayoría de los que acuden a estos estudios no saben nada sobre la lente Fresnel.
Y la idea viciosa: “Si no sabes por qué lo necesitas, no lo necesitas” hace su trabajo. A veces sólo hay que intentarlo.

izquierda: lente Fresnel, derecha: lente normal

Entonces, la lente de Fresnel inicialmente realizó dos funciones:

1) redujo el peso de la lente porque Si la lente tiene una forma estándar, entonces, por ejemplo, una lente para un faro puede pesar un par de toneladas.

2) recogió toda la luz en un haz, manteniendo límites suaves del haz de luz. Esto también se usaba en los faros, ya que permitía que la luz brillara con mucha intensidad.

Posteriormente, ambas propiedades fueron utilizadas con éxito por el cine, incluido Hollywood. Y desde que Hollywood se hizo famoso en todo el mundo por sus películas, el mundo empezó a llamarse "Hollywood".

Ilustración del libro "Retratos de Hollywood". Un libro muy útil, por cierto. Describe la ideología de trabajar con fuentes equipadas con lentes Fresnel (enlace al final del artículo). También se acostumbra llamarlos manchas, porque... dan una mancha.

Trabajar con puntos de luz es trabajo profesional fotógrafo Los puntos con bordes suavemente sombreados fluyen suavemente entre sí, lo que le permite mantener la naturalidad del patrón de luces y sombras.

hay dos puntos de luz: naranja y azul, que fluyen suavemente uno hacia el otro, casi sin extinguirse

en la foto: al fondo hay 11 puntos que forman la letra P (Probablemente de Paramount). Esto sólo es posible en los grandes estudios cinematográficos.

Los dispositivos para la luz continua existen desde principios del siglo XX, pero ¿qué pasa con los flashes? Después de todo, la luz constante requiere exposiciones prolongadas, se calienta mucho y es inconveniente trabajar con geles de colores porque caídas de energía.

Los flashes no tienen tales desventajas y muchos fabricantes serios han lanzado sus propias versiones de dispositivos spot. Por ejemplo mi amado Broncolor Ya existen dos de estos dispositivos.

Broncolor Pulsospot 4

y, el dispositivo principal con lente Fresnel...

Flotador Broncolor

El diseño de estos dispositivos no ha cambiado desde hace un siglo y es bastante sencillo.

Dentro del dispositivo Broncolor Pulsospot 4 dos lámparas: una lámpara de flash y una lámpara de modelado halógena. Detrás de las lámparas hay un reflector metálico parabólico y las propias lámparas están montadas sobre rieles y pueden acercarse o alejarse de la lente de Fresnel. Al profundizar en el cuerpo del dispositivo, obtenemos una mancha de menor diámetro y viceversa. Esto es todo. No hay nada más que un ventilador.
Ángulo del cono de luz de 15 a 40 grados.

lente de Fresnel

Flotador Broncolor— Generalmente se trata de un accesorio para un cabezal de luz estándar. Su ventaja es una lente Fresnel más grande, que permite un punto más grande. También permite el uso de lámparas. HMI(luz constante, lámpara halógena metálica).
Ángulo del cono de luz de 15 a 70 grados.

El precio del primer y segundo dispositivo es de unos 5000 dólares (los dispositivos no funcionan de forma autónoma, deben estar conectados a un generador de estudio).

La luz es suave y muy controlable. Y el dispositivo es compacto. Eso hace que trabajar con él sea doblemente agradable. Todavía no he fotografiado ningún modelo con él, ya que lo recibí recientemente.

Es una pena que por ahora solo tenga uno y no pueda tomar una fotografía completamente iluminada por puntos de luz de estos dispositivos, simulando la luz de Hollywood. Pero puede hacer que la luz del lugar sea la principal y, en algunos lugares, iluminarla, por ejemplo, con un plato de belleza y un difusor suave, que simule aproximadamente el lugar.

He aquí una “visión” de estudio tan sencilla y espero que pronto complementaré el artículo con fotografías de modelos.

Libro Retratos de Hollywood Recomiendo fuertemente leer esto. También hay diagramas de iluminación. El enlace está a continuación.

Fotografías con lámparas de lentes Fresnel, amablemente proporcionadas por Vadim (Blitzphoto)

retrato femenino
Circuito: dibujo 650 W, fondo 650 W, relleno 650 W a través del paraguas, fondo 300 W. Cámara Sony a7, lentes diferentes en todas partes: SMS Pentax-M 75-150/4, SMS Pentax-M 100/2.8, SMS Pentax-A 135/2.8. Sensibilidad 1000 unidades, la velocidad de obturación varió alrededor de 1/160, 5,6.
Retoque: complemento de retrato

retrato de un hombre
No hubo retoques, por lo que se puede ver claramente cómo pinta el foco direccional. La cámara es nuevamente Sony a7, óptica en todas partes SMS Pentax-M 75-150/4, apertura 5,6, velocidad de obturación 1/125, sensibilidad 500 unidades. El esquema de iluminación es similar al del rodaje anterior, con alguna excepción: en dos fotografías se introdujo en escena otra lámpara, una Fresnel de 300 vatios. En la foto 02 él y otro brillan al fondo, y en la foto 04 resaltan sus manos.

lente de Fresnel

Creación de un haz de luz paralelo mediante una lente de Fresnel (situada en el centro).

lente de Fresnel- lente compuesta compleja. No consiste en una sola pieza de vidrio pulida con superficies esféricas o de otro tipo (como las lentes convencionales), sino en anillos concéntricos separados de pequeño espesor, adyacentes entre sí, que en sección transversal tienen la forma de prismas de un perfil especial. Propuesto por Agustín Fresnel.

Este diseño garantiza que la lente Fresnel tenga un grosor reducido (y, por tanto, un peso reducido) incluso con una apertura angular grande. Las secciones de los anillos de la lente están construidas de tal manera que la aberración esférica de la lente de Fresnel es pequeña, los rayos de una fuente puntual colocada en el foco de la lente, después de la refracción en los anillos, salen casi viga paralela(en lentes Fresnel de anillo).

Las lentes de Fresnel son circular Y cintura. Los anulares dirigen el flujo de luz en cualquier dirección. Las lentes de cinturón envían luz desde una fuente en todas direcciones en un plano específico.

El diámetro de una lente de Fresnel puede variar desde unos pocos centímetros hasta varios metros.

Solicitud

ver también

Notas

Fundación Wikimedia. 2010.

Vea qué es una “lente Fresnel” en otros diccionarios:

lente de Fresnel- lente escalonada - [L.G. Sumenko. Diccionario inglés-ruso sobre tecnologías de la información. M.: Empresa estatal TsNIIS, 2003.] Temas tecnologías de la información en general Sinónimos lente escalonada ES Lente de Fresnel ... Guía del traductor técnico

Este término tiene otros significados, consulte Lens (significados). Lente biconvexa Lente (alemán: Linse, del latín... Wikipedia

Una lente compuesta compleja utilizada en faros y linternas de señales. Propuesto por O. J. Fresnel. No se compone de una única pieza de vidrio pulido con forma esférica. u otras superficies, como lentes normales, y del departamento. adyacentes entre sí concéntricos... Enciclopedia física

FRESNEL- (1) difracción (ver) de una onda de luz esférica, teniendo en cuenta que no se puede despreciar la curvatura de la superficie de las ondas incidentes y difractadas (o solo difractadas). En el centro del patrón de difracción de un disco redondo opaco siempre hay... ... Gran Enciclopedia Politécnica

Secciones en las que se divide la superficie del frente de onda luminosa para simplificar los cálculos a la hora de determinar la amplitud de la onda en un punto determinado del espacio. Método F. z. utilizado al considerar problemas de difracción de ondas de acuerdo con Huygens... ... Enciclopedia física

Se utiliza vidrio óptico para concentrar el flujo luminoso que emana de la lámpara en un haz estrecho, casi cilíndrico. Para ello se debe utilizar el filamento luminoso de la lámpara. Se instala exactamente en el punto focal de la lente y las dimensiones de la rosca son lo más pequeñas posible. L. son suaves y... ... Diccionario técnico ferroviario

Sección transversal de una lente de Fresnel y una lente convencional. Una lente de Fresnel es una lente compuesta compleja. No consiste en una sola pieza de vidrio esmerilada con superficies esféricas o de otro tipo, como las lentes convencionales, sino en piezas separadas y adyacentes entre sí... ... Wikipedia

Una lente compuesta compleja utilizada en faros y linternas de señales. Propuesto por O. J. Fresnel (Ver Fresnel). No se compone de una sola pieza de vidrio esmerilado con superficies esféricas o de otro tipo, como las lentes convencionales, sino de piezas individuales... ... Gran enciclopedia soviética

Lente planoconvexa Una lente (en alemán: Linse, del latín: lens lentil) suele ser un disco de material transparente y homogéneo, limitado por dos superficies pulidas, esféricas o planas y esféricas. Actualmente, la llamada... Wikipedia se utiliza cada vez más

lentes fresnel

La lente de Fresnel es una lente compuesta compleja. No consiste en una sola pieza de vidrio pulida con superficies esféricas o de otro tipo (como las lentes convencionales), sino en anillos concéntricos separados de pequeño espesor, adyacentes entre sí, que en sección transversal tienen la forma de prismas de un perfil especial. Propuesto por Agustín Fresnel.

Este diseño garantiza que la lente Fresnel sea delgada (y por lo tanto liviana) incluso con una gran apertura angular. Las secciones de los anillos de la lente están construidas de tal manera que aberración esférica Las lentes de Fresnel son pequeñas, los rayos de una fuente puntual colocada en el foco de la lente, después de la refracción en los anillos, salen como un haz casi paralelo (en las lentes de Fresnel de anillo).

Cálculo de lentes de Fresnel.

La lente Fresnel es uno de los primeros dispositivos cuya acción se basa en principio fisico difracción de la luz.

Este dispositivo no ha perdido su importancia práctica hasta el día de hoy. El diagrama general del modelo físico en el que se basa su funcionamiento se presenta en (Fig. 1).

Arroz. 1 Esquema de construcción de zonas de Fresnel para un punto de observación infinitamente distante (onda plana)

Supongamos que en el punto O hay una fuente puntual de radiación óptica de longitud de onda l. Naturalmente, como cualquier fuente puntual, emite una onda esférica, cuyo frente de onda está representado en la figura por un círculo. Establezcamos la condición para cambiar esta onda a una plana, que se propagará a lo largo del eje de puntos. En la (Fig. 1) se representan varios frentes de onda de esta onda variable, retrasados ​​entre sí en 1/2. Para empezar, observemos que estamos considerando una onda plana variable a partir de una esférica existente en el espacio libre. Por lo tanto, de acuerdo con el principio de Huygens-Fresnel, las "fuentes" de una determinada onda variable sólo pueden ser oscilaciones electromagnéticas en la existente. Y si a esto no le conviene la distribución espacial de la fase de estas oscilaciones, es decir, el frente de onda (esférico) de la onda original. Intentemos corregirlo. Vamos a guiarte por todo paso a paso.

Primera acción: tenga en cuenta que desde el punto de vista de las ondas secundarias de Huygens-Fresnel (que son esféricas), un desplazamiento espacial de una longitud de onda completa en cualquier dirección no cambia la fase de las fuentes secundarias. Por lo tanto, podemos permitirnos, por ejemplo, “romper” el frente de onda de la onda original como se muestra en (Fig. 2).

Arroz. 2 Distribución de fase equivalente de emisores secundarios en el espacio

Así, hemos “desmontado” el frente de onda esférico original en “partes anulares” número 1, 2... y así sucesivamente. Los límites de estos anillos, llamados zonas de Fresnel, están determinados por la intersección del frente de onda de la onda original con una secuencia de frentes de onda de la "onda proyectada" desplazados entre sí en 1/2. La imagen resultante ya es mucho más "simple" y representa dos emisores secundarios planos ligeramente "rugosos" (verde y rojo en la figura 2), que, sin embargo, se anulan entre sí debido al mencionado desplazamiento mutuo de media onda.

Así, vemos que las zonas de Fresnel con números impares no sólo no contribuyen a la realización de la tarea, sino que incluso son activamente perjudiciales. Hay dos formas de combatir esto.

El primer método (lente de Fresnel de amplitud). Puedes simplemente cubrir geométricamente estas zonas impares con anillos opacos. Esto es lo que se hace en los sistemas de enfoque de balizas marinas de gran tamaño. Por supuesto, esto puede no lograr la colimación ideal del haz. Se puede ver que la parte restante, verde, de los emisores secundarios, en primer lugar, no es completamente plana y, en segundo lugar, es discontinua (con caídas de cero en lugar de las antiguas zonas impares de Fresnel).

Por lo tanto, la parte estrictamente colimada de la radiación (y su amplitud no es más que la componente bidimensional cero de Fourier de la distribución espacial de la fase de los emisores verdes a lo largo de un frente de onda plano con desplazamiento cero, ver (Fig. 2)) ir acompañado de ruido de gran angular (todos los demás componentes de Fourier excepto cero). Por lo tanto, es casi imposible utilizar una lente de Fresnel para obtener imágenes, sólo para la colimación de la radiación. Sin embargo, la parte colimada del haz será mucho más potente que en ausencia de una lente de Fresnel, ya que al menos nos deshicimos de la contribución negativa al componente cero de Fourier de las zonas impares de Fresnel.

Segundo método (lente de fase de Fresnel). Es posible hacer transparentes los anillos que cubren las zonas impares de Fresnel, con un espesor correspondiente al desfase adicional l/2. En este caso, el frente de onda de los emisores secundarios “rojos” cambiará y se volverá “verde”, ver Fig. 3.

Fig.3 Frente de onda de emisores secundarios detrás de la lente de fase de Fresnel

En realidad, las lentes de fase Fresnel tienen dos versiones. El primero es un sustrato plano con capas de media onda depositadas en las regiones de las zonas impares de Fresnel (una opción más cara). La segunda es una pieza giratoria tridimensional (o incluso un estampado de polímero basado en una matriz hecha una vez, como un disco de gramófono), hecha en forma de un "pedestal cónico escalonado" con un escalón de la mitad de la longitud de la incursión de fase. ola.

Por lo tanto, las lentes de Fresnel pueden hacer frente a la colimación de haces de gran apertura transversal, siendo al mismo tiempo piezas planas de bajo peso y relativamente baja complejidad de fabricación. Equivalente en eficiencia a los convencionales Lentes de cristal para un faro pesa media tonelada y cuesta un poco menos que una lente para un telescopio astronómico.

Pasemos ahora a la pregunta de qué sucederá cuando la fuente de luz se desplace a lo largo del eje con respecto a la lente de Fresnel, diseñada originalmente para colimar la fuente de radiación en la posición O (Fig. 1). Acordemos de antemano llamar a la distancia inicial desde la fuente a la lente (es decir, la curvatura inicial del frente de onda en la lente) la distancia focal F por analogía con una lente convencional, ver (Fig. 4).

Arroz. 4 Construyendo una imagen de una fuente puntual con una lente Fresnel

Entonces, para que la lente de Fresnel continúe siendo una lente de Fresnel cuando la fuente se desplaza de la posición O a la posición A, es necesario que los límites de las zonas de Fresnel sigan siendo los mismos. Y estos límites son las distancias desde el eje en el que se cruzan los frentes de onda de las ondas incidentes y "proyectadas". El inicialmente incidente tenía un frente con un radio de curvatura F, y el “proyectado” era plano (en rojo en la Fig. 4). A una distancia h del eje, estos frentes se cruzan, definiendo el límite de una de las zonas de Fresnel,

donde n es el número de la zona que comienza a esta distancia del eje.

Cuando la fuente se movió al punto A, el radio del frente de onda incidente aumentó y se convirtió en R1 ( Color azul en la imagen). Esto significa que necesitamos crear una nueva superficie de frente de onda, tal que se cruce con la azul a la misma distancia h del eje, dando el mismo MN en el propio eje. Sospechamos que dicha superficie del frente de onda proyectado podría ser una esfera con radio R2 ( color verde en la imagen). Demostrémoslo.

La distancia h se calcula fácilmente a partir de la parte “roja” de la figura:

Aquí despreciamos el pequeño cuadrado de la longitud de onda en comparación con el cuadrado del foco, una aproximación completamente análoga a la aproximación parabólica al derivar la fórmula habitual. lente delgada. Por otro lado, queremos encontrar uno nuevo. borde de la enésima Zona de Fresnel como resultado de la intersección de los frentes de onda azul y verde, llamémosla h1. Partiendo del hecho de que requerimos la misma longitud del segmento MN:

Finalmente, requiriendo h=h1, obtenemos:

Esta ecuación es la misma que la fórmula habitual de lentes delgadas. Además, no contiene el número n del límite considerado de las zonas de Fresnel y, por tanto, es válido para todas las zonas de Fresnel.

Así, vemos que la lente de Fresnel no sólo puede colimar haces, sino también construir imágenes. Es cierto que hay que tener en cuenta que la lente sigue siendo escalonada y no continua. Por lo tanto, la calidad de la imagen se degradará notablemente debido a la mezcla de componentes de frente de onda de Fourier más altos discutidos al comienzo de esta sección.

Es decir, se puede utilizar una lente de Fresnel para enfocar la radiación en Punto dado, pero no para imágenes de precisión en dispositivos microscópicos y telescópicos.

Todo lo anterior aplicado a la radiación monocromática. Sin embargo, se puede demostrar que seleccionando cuidadosamente los diámetros de los anillos analizados también se puede conseguir una calidad de enfoque razonable para la luz natural.

Las palabras completamente sin importancia se imprimieron en letras grandes y todo lo importante se representó en la fuente más pequeña.
A MÍ. Saltykov-Shchedrin

Cada vez que relees a Mikhail Evgrafovich, te sorprende la perspicacia del vicegobernador de Tver. Ahí es donde aprendió sobre productos de queso, bebidas de cerveza¿Y otros alimentos que se hacen pasar por comida, con letras diminutas en los paquetes? Sí, no hay problema en ver las cartas a los 20 años. Pero la juventud es una enfermedad que desaparece por sí sola. Y si tus ojos todavía te permiten leer microtextos en amarillo sobre rosa, puede ser muy útil para tus mayores.

En principio, no es difícil estampar tales cosas (llamadas lentes de Fresnel). La cuestión es hacerlo adecuado. Temí cosas mucho peores. Pero claramente tuvimos suerte con la calidad.

Prueba preliminar

En el embalaje está escrito en jeroglíficos “ Lupa Alta definición en formato tarjeta de visita." Cogí el primer folleto que encontré. Por cierto, puedes estimar aproximadamente el aumento.


Vemos que la imagen no es como en una buena lente: en la dirección del centro a la periferia, la claridad disminuye ligeramente. Pero sigue siendo bastante decente. En la parte inferior, donde se fija la lente al marco, hay distorsión. Pero las manchas de arcoíris (aberración cromática) y la distorsión (convertir un cuadrado en una almohada o un barril) no se notan.

Ilustraciones sobre aberraciones

Distorsión

Aberración cromática

y un ejemplo

¿Cómo funciona una lente Fresnel?

información adicional

Lente de Fresnel en exhibición en el Museo del Faro en Point Arena, California


Por lo general, se proporcionan imágenes como estas para comprender la idea de una lente Fresnel.


"... cortemos la lente plano-convexa en anillos y dóblelos al plano". Por supuesto, este es sólo un modelo simplificado. En primer lugar, en esta versión diferentes zonas no recogerán luz en un punto, habrá un desplazamiento a lo largo del eje óptico. En segundo lugar, para que la lente funcione con haces inclinados, la transición de una zona a otra no se realiza verticalmente, sino inclinada. En tercer lugar, hay que buscar un compromiso entre anillos estrechos y anchos... Como resultado, el cálculo resulta bastante complicado. Pero, afortunadamente, no necesitamos contar :) El fabricante sí lo hace.

Entrega y embalaje

Pedido el 19 de julio de 2018, enviado el 22 de julio y recibido el 6 de agosto. Pista completa

Embalaje de transporte: bolsa de PE gris. Embalaje comercial: bolsa de PE transparente. Ambos no merecen retratos personales.

Especificación

Lupa transparente RIMIX
Color: Aleatorio
Material: PVC
Tamaño: 85x55x1
Ampliación: 3X

Apariencia

La lente está equipada con una cubierta de bolsillo de plástico que protege la superficie óptica de arañazos y suciedad. La inscripción en jeroglíficos en el estuche “Lupa de alta definición en formato de tarjeta de visita” (mapa de la Troika - a escala. Corresponde al tamaño de un plástico tarjeta bancaria, pero no muestra los números de tarjeta.


Las dimensiones de la tarjeta (no la cubierta) corresponden exactamente a las dimensiones de las tarjetas de plástico.


Yo estimaría que el aumento visual es dos veces mayor, así que lo comprobaremos.

Longitud focal

Además del tamaño, solo hay una característica comprobable: aumento 3X.
En la vida cotidiana, se entiende por aumento el cociente de la distancia de visión óptima (tomada como 250 mm, aunque ojos diferentes- varios) y la distancia focal de la lente. La forma más sencilla de medirlo aproximadamente* es construyendo una imagen a partir de una fuente distante y midiendo la distancia desde la lente a la imagen. El sol detrás de una nube es ideal como fuente distante: en una hoja de papel aparece una imagen no solo del sol, sino también de las nubes. Me sorprendió gratamente el hecho de que la lente Fresnel produjera una imagen muy clara. Esto casi siempre sucede con una lente normal. Las lentes de Fresnel como las nuestras suelen ser más toscas y producen niebla en lugar de nubes. Desafortunadamente, no pude tomar una foto de este caso: el rango de brillo de la cámara del teléfono inteligente no era suficiente :(

*Nota para nerds

De hecho, es necesario medir no desde el borde de la lupa, sino desde el llamado. plano principal trasero. Pero con nuestra precisión la diferencia puede pasarse por alto. Además, la lente de Fresnel, estrictamente hablando, tiene tantos pares de planos principales como zonas anulares :)

Entonces, medí aproximadamente la distancia focal y fue de 140 mm. Es decir, el aumento es en realidad aproximadamente 2 veces (con 3, permítanme recordarles, prometido). Y la potencia óptica es de aproximadamente 7D. 7 dioptrías es mucho para los estándares de las gafas. La potencia óptica típica de las gafas para jubilados es de 2-2,5-3 dioptrías. Aunque hay mucho más, claro.

En la tienda

Esta es, por supuesto, la aplicación principal. La lente ha encontrado un lugar permanente en mi billetera y la uso todos los días. Ejemplo: como queso en Pyaterochka


Cuando se realizó la prueba, la terrible palabra CHIMOSIN resultó ser un componente completamente legítimo: el cuajo (aunque no es natural). Pero las sales de cianuro de alguna manera me molestaban.

E536 – Ferrocianuro de potasio
La sustancia en sí, el ferrocianuro de potasio, es ligeramente tóxica, pero cuando interactúa con el agua durante la reacción, se liberan gases tóxicos. Pero su cantidad, por regla general, no supone un peligro grave para la salud. Cuando el hexacianoferrato reacciona con algunos ácidos, se pueden liberar grandes cantidades de gas de cianuro de hidrógeno altamente tóxico. En la industria alimentaria se utiliza principalmente para evitar la formación de grumos y apelmazamiento, como aditivo de la sal de mesa. También se utiliza en la producción de embutidos, de lo que siempre se informa inmediatamente. capa blanca en la cubierta del producto.

Recogiendo la luz del sol

Para los niños, tal cosa también puede ser un juguete divertido, en primer lugar, para quemar algo. rayos de sol. Los experimentos a continuación se llevaron a cabo en el pueblo utilizando los materiales disponibles, no dispare al pianista. La manguera negra inmediatamente emite humo y huele mal. Es más difícil enfocar un recibo de una impresora térmica, pero funciona porque se vuelve negro cuando se calienta. Pero solo pude quemar un trozo de papel de un cuaderno escolar en el segundo intento y recién alrededor del mediodía.

En el proceso, resultó que la lente estaba en coma enorme. En la práctica, esto significa que para quemarlo es necesario sostenerlo con bastante precisión en dirección perpendicular a la dirección del sol. Esto no me causó ningún problema, pero a mi hija siempre le resultaba algo así. (preste atención a la imagen en la manguera)

Poemas infantiles: Papá me regaló una lupa

Papá me dio una lupa.
(¡Tengo mucha suerte!)
lo consideraré todo
En este vaso grueso.

La lupa magnifica
Todo lo que el ojo puede ver.
Ahora sé lo que hay en la sopa.
Mamá cocina todo el tiempo.

El repollo se ve terrible.
Eso es todo, se me ha ido el apetito...
Y me comí el segundo enseguida
Y ahora no me meteré en problemas.

Cogí un gato en la cocina.
Para ver el bigote,
Y ella inmediatamente - a través de la ventana,
Al menos lo más aterrador no es una lupa: ¡los perros!

El sol brilla intensamente a través de las ventanas,
Un rayo cayó en mi palma...
Apunté con la lupa... ¡hace tanto calor!
Empecé a examinar la viga...

El punto quemó mi palma
Involuntariamente grité... ¡oh!..
pero lloré un poco
Esconder la lupa debajo de la otomana.

Para que mamá no regañe
Papá, Lupu y yo.
esta pequeña herida
Yo mismo lo lubricaré con pintura verde.

Olya Lukoeva

Ventajas y desventajas

+ Imagen inesperadamente de alta calidad para este tipo de lente. Habla de materiales de alta calidad, cálculos de diseño correctos y adherencia a la tecnología.
+ Ligero y compacto, cabe en una billetera y estará a mano en el momento adecuado
+ Puede usarse con fines educativos y como juguete, prenderle fuego. luz de sol
+ Hay una pequeña regla en el lado largo.

No es una opción barata. Hay lentes de este tamaño disponibles y son mucho más baratos.
- Se les pasó por alto el factor de aumento - 2 cuando se indicó 3
- El estuche no cabe en el compartimento para tarjetas. Pero no puedes hacerlo sin una funda, rápidamente quedará inutilizable.

Total

Me gustó la lente más de lo que esperaba. Permítanme aclarar una vez más que hay infinidad de ofertas que son muchas veces más económicas. Dudo seriamente que sea de calidad similar. Pero a los efectos de estudiar la composición del queso falso en una tienda, las manchas de arco iris alrededor de los bordes no son letales. Para que todos puedan elegir por sí mismos más baratos o de mejor calidad. Siempre es un desastre con la óptica.

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