1) La imagen puede ser imaginario o real. Si la imagen está formada por los propios rayos (es decir, en este punto llega energía luminosa), entonces es real, pero si no por los rayos en sí, sino por sus continuaciones, entonces dicen que la imagen es imaginaria (la energía luminosa no entra en un punto determinado).
2) Si la parte superior e inferior de la imagen están orientadas de manera similar al objeto mismo, entonces la imagen se llama directo. Si la imagen está al revés, entonces se llama reverso (invertido).
3) La imagen se caracteriza por sus dimensiones adquiridas: ampliada, reducida, igual.
Imagen en un espejo plano.
La imagen en un espejo plano es virtual, recta, de igual tamaño que el objeto y está ubicada a la misma distancia detrás del espejo que el objeto frente al espejo.
Lentes
La lente es un cuerpo transparente delimitado por ambos lados por superficies curvas.
Hay seis tipos de lentes.
Colección: 1 - biconvexo, 2 - plano-convexo, 3 - convexo-cóncavo. Dispersión: 4 - bicóncava; 5 - plano-cóncavo; 6 - cóncavo-convexo.
Lentes convergentes
lente divergente
Características de las lentes.
NN- el eje óptico principal es una línea recta que pasa por los centros de las superficies esféricas que delimitan la lente;
oh- centro óptico: el punto que, en el caso de lentes biconvexas o bicóncavas (con radios de superficie iguales), se encuentra en el eje óptico dentro de la lente (en su centro);
F- el foco principal de la lente es el punto en el que se recoge un haz de luz que se propaga paralelo al eje óptico principal;
DE- longitud focal;
N"N"- eje secundario de la lente;
F"- enfoque lateral;
Plano focal: un plano que pasa por el foco principal perpendicular al eje óptico principal.
Camino de los rayos en una lente.
El rayo que pasa por el centro óptico de la lente (O) no experimenta refracción.
Un rayo paralelo al eje óptico principal pasa a través del foco principal (F) después de la refracción.
El rayo que pasa por el foco principal (F) después de la refracción va paralelo al eje óptico principal.
Un haz que corre paralelo al eje óptico secundario (N"N") pasa a través del foco secundario (F").
Fórmula de lentes.
Al utilizar la fórmula para lentes, debe utilizar correctamente la regla de los signos: +F- lentes convergentes; -F- lente divergente; +d- el tema es válido; -d- objeto imaginario; +f- la imagen del objeto es real; -F- la imagen del objeto es imaginaria.
El recíproco de la distancia focal de la lente se llama potencia óptica.
Ampliación transversal- la relación entre el tamaño lineal de la imagen y el tamaño lineal del objeto.
Moderno dispositivos ópticos Utilice sistemas de lentes para mejorar la calidad de la imagen. La potencia óptica de un sistema de lentes juntas es igual a la suma de sus potencias ópticas.
1 - córnea; 2 - iris; 3 - túnica albugínea (esclerótica); 4 - coroides; 5 - capa de pigmento; 6 - mancha amarilla; 7 - nervio óptico; 8 - retina; 9 - músculo; 10 - ligamentos del cristalino; 11 - lente; 12 - alumno.
La lente es un cuerpo similar a una lente y ajusta nuestra visión a diferentes distancias. En el sistema óptico del ojo, enfocar una imagen en la retina se llama alojamiento. En los seres humanos, la acomodación se produce debido a un aumento de la convexidad del cristalino, realizado con la ayuda de los músculos. Esto cambia el poder óptico del ojo.
La imagen de un objeto que cae sobre la retina del ojo es real, reducida, invertida.
Distancia mejor visión debe ser de unos 25 cm y el límite de visión (punto lejano) está en el infinito.
Miopía (miopía)- un defecto visual en el que el ojo ve borroso y la imagen se enfoca delante de la retina.
Hipermetropía (hipermetropía)- un defecto de visión en el que la imagen se enfoca detrás de la retina.
Completado por: profesora de la escuela secundaria de Kuznetsk Pryakhina N.V.
Plan de estudios
Etapas de la lección, contenido. | Forma | actividades docentes | Actividades estudiantiles |
1. Repasar la tarea 5 min |
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2.1. Introducción al concepto de lente. | Experimento mental | Realiza un experimento mental, explica, demuestra un modelo, dibuja en la pizarra. | Realizar un experimento mental, escuchar, hacer preguntas. |
2.2. Identificación de características y propiedades de una lente. | Plantea preguntas problemáticas y da ejemplos. | ||
2.3. Explicación del camino de los rayos en una lente. | Plantea preguntas problemáticas, dibuja, explica. | Responder preguntas y sacar conclusiones. |
|
2.4. Introducción del concepto de enfoque, potencia óptica de una lente. | Hace preguntas capciosas, dibuja en la pizarra, explica, muestra. | Responder preguntas, sacar conclusiones, trabajar con un cuaderno. |
2.5. Construcción de imagen | Explicación | Cuenta, demuestra modelo, muestra pancartas. | responder preguntas, dibujar en un cuaderno |
3. Consolidación de material nuevo 8 min |
|||
3.1. El principio de construcción de imágenes en lentes. | Plantea preguntas problemáticas | Responder preguntas y sacar conclusiones. |
|
3.2. Solución de prueba | Trabajo en parejas | Corrección, asistencia individual, control. | Responda las preguntas del examen y ayúdense unos a otros. |
4.Tarea 1 minuto |
|||
§63.64, ej.9 (8) Ser capaz de componer una historia a partir de un esquema. |
Lección. Lente. Construyendo una imagen en una lente delgada.
Objetivo: Dar conocimientos sobre lentes, sus propiedades físicas y características. Desarrollar habilidades prácticas en la aplicación de conocimientos sobre las propiedades de las lentes para encontrar una imagen mediante el método gráfico.
Tareas: estudiar tipos de lentes, presentar el concepto lente delgada como modelos; introducir las características principales de la lente: centro óptico, eje óptico principal, enfoque, potencia óptica; Desarrollar la capacidad de construir la trayectoria de los rayos en lentes.
Utilice la resolución de problemas para continuar desarrollando habilidades de cálculo.
Estructura de la lección: conferencia educativa(principalmente nuevo material el profesor presenta, pero los estudiantes toman notas y responden las preguntas del profesor a medida que presentan el material).
Conexiones interdisciplinarias: dibujo (construcción de rayos), matemáticas (cálculos mediante fórmulas, uso de microcalculadoras para reducir el tiempo dedicado a los cálculos), ciencias sociales (el concepto de las leyes de la naturaleza).
Equipamiento educativo: fotografías e ilustraciones de objetos físicos del disco multimedia “Biblioteca Multimedia de Física”.
Resumen de la lección.
Para repetir lo aprendido, así como comprobar la profundidad de la asimilación de conocimientos por parte de los estudiantes, se realiza una encuesta frontal sobre el tema estudiado:
¿Qué fenómeno se llama refracción de la luz? ¿Cuál es su esencia?
¿Qué observaciones y experimentos sugieren un cambio en la dirección de propagación de la luz cuando pasa a otro medio?
¿Qué ángulo (incidencia o refracción) será mayor si un rayo de luz pasa del aire al vidrio?
¿Por qué, estando en un barco, es difícil golpear con una lanza a un pez que nada cerca?
¿Por qué la imagen de un objeto en el agua es siempre menos brillante que el objeto mismo?
¿En qué caso el ángulo de refracción es igual al ángulo de incidencia?
2. Aprender material nuevo:
Una lente es un cuerpo ópticamente transparente limitado por superficies esféricas.
Convexo Las lentes son: biconvexas (1), plano-convexas (2), cóncavas-convexas (3).
Cóncavo Las lentes son: bicóncavas (4), plano-cóncavas (5), convexas-cóncavas (6).
En el curso escolar estudiaremos. lentes delgadas.
Una lente cuyo espesor es mucho menor que los radios de curvatura de sus superficies se llama lente delgada.
Las lentes que convierten un haz de rayos paralelos en uno convergente y lo recogen en un punto se llaman coleccionando lentes.
Las lentes que convierten un haz de rayos paralelos en uno divergente se llaman dispersión lentes.�El punto en el que se recogen los rayos después de la refracción se llama enfocar. Para lentes convergentes – válido. Para esparcir - imaginario.
Consideremos la trayectoria de los rayos de luz a través de una lente divergente:
Ingresamos y mostramos los principales parámetros de las lentes:
Centro óptico de la lente;
Ejes ópticos de la lente y eje óptico principal de la lente;
Los principales puntos focales de la lente y el plano focal.
Construyendo imágenes en lentes:
Un objeto puntual y su imagen siempre se encuentran en el mismo eje óptico.
Un rayo que incide sobre una lente paralela al eje óptico, después de refracción a través de la lente, pasa por el foco correspondiente a este eje.
Un rayo que pasa por el foco antes de la lente colectora, después de la lente, se propaga paralelo al eje correspondiente a este foco.
Un rayo paralelo al eje óptico lo corta después de la refracción en el plano focal.
d - distancia del objeto a la lente
F – longitud focal de la lente.
1. El objeto está detrás de la doble distancia focal de la lente: d > 2F.
La lente dará una imagen real, reducida e invertida del objeto.
El objeto se encuentra entre el foco de la lente y su doble foco: F< d < 2F
La lente proporciona una imagen real, ampliada e invertida del objeto.�
Se coloca un objeto en el foco de la lente: d = F
La imagen del artículo quedará borrosa.
4. El objeto está entre la lente y su enfoque: d< F
la imagen del objeto es ampliada, virtual, directa y situada en el mismo lado de la lente que el objeto.
5. Imágenes producidas por una lente divergente.
la lente no produce imágenes reales que se encuentran en el mismo lado de la lente que el objeto.
Fórmula de lentes delgadas:
Fórmula para encontrar la potencia óptica de una lente:
el recíproco de la distancia focal se llama potencia óptica de la lente. Cuanto más corta sea la distancia focal, mayor será la potencia óptica de la lente.
Dispositivos ópticos:
cámara
camara de cine
Microscopio
Prueba.
¿Qué lentes se muestran en las imágenes?
Qué dispositivo se puede utilizar para obtener la imagen que se muestra en la figura.
A. cámara B. cámara de cine en. lupa
¿Qué lente se muestra en la imagen?
A. coleccionando
b. dispersión
cóncavo
Secciones: Física
El propósito de la lección:
- Asegurar el proceso de dominio de los conceptos básicos del tema “lente” y el principio. imágenes dado por la lente
- Promover el desarrollo del interés cognitivo de los estudiantes por la materia.
- Contribuir al desarrollo de la precisión durante la ejecución de los dibujos.
Equipo:
- Rebuses
- Lentes convergentes y divergentes
- Pantallas
- Velas
- Crucigrama
¿A qué lección llegamos? (acertijo 1) física
Hoy estudiaremos una nueva sección de física: óptica. Conociste esta sección en octavo grado y probablemente recuerdes algunos aspectos del tema "Fenómenos de luz". En particular, recordemos las imágenes que proporcionan los espejos. Pero primero:
- ¿Qué tipo de imágenes conoces? (imaginario y real).
- ¿Qué imagen da el espejo? (Imaginario, directo)
- ¿A qué distancia está del espejo? (en el mismo que el artículo)
- ¿Los espejos siempre nos dicen la verdad? (mensaje “Al contrario una vez más”)
- ¿Es siempre posible verse en el espejo tal como eres, aunque sea al revés? (mensaje “Espejos burlones”)
Hoy continuaremos nuestra conferencia y hablaremos sobre otro tema de óptica. Adivinar. (acertijo 2) lente
Lente– un cuerpo transparente limitado por dos superficies esféricas.
Lente delgada– su espesor es pequeño en comparación con los radios de curvatura de la superficie.
Elementos principales de la lente:
Distinga una lente convergente de una lente divergente mediante el tacto. Las lentes están sobre tu mesa.
¿Cómo construir una imagen en una lente convergente y divergente?
1. Sujeto detrás del doble enfoque.
2. Sujeto en doble enfoque
3. Sujeto entre enfoque y doble enfoque
4. Sujeto enfocado
5. Objeto entre el foco y la lente.
6. Lente divergente
Fórmula de lentes delgadas =+
¿Hace cuánto que la gente aprendió a usar lentes? (mensaje “En el mundo de lo invisible”)
Y ahora intentaremos obtener una imagen de una ventana (vela) usando las lentes que tienes en tu mesa. (Experimentos)
¿Por qué necesitamos lentes? (para gafas, tratamiento de miopía, hipermetropía) - Esta es tu primera tarea: preparar un informe sobre cómo corregir la miopía y la hipermetropía con la ayuda de gafas.
Entonces, ¿qué fenómeno utilizamos para enseñar la lección de hoy? (acertijo 3) observación.
Ahora comprobaremos cómo aprendiste el tema de la lección de hoy. Para ello, resolvamos un crucigrama.
Tarea:
- rompecabezas,
- crucigramas,
- informes de miopía y hipermetropía,
- material de conferencia
espejos burlones
Hasta ahora hemos estado hablando de espejos honestos. Mostraron el mundo tal como es. Bueno, tal vez girado de derecha a izquierda. Pero hay espejos burlones, espejos distorsionantes. Muchos parques culturales y recreativos tienen una atracción de este tipo: una "sala de risas". Allí todos pueden verse cortos y redondos, como una col, o largos y delgados, como una zanahoria, o como una cebolla germinada: casi sin patas y con el vientre hinchado, del que, como una flecha, sale un estrecho el pecho se extiende hacia arriba y una fea cabeza alargada en el cuello más delgado.
Los niños se mueren de risa y los adultos, tratando de permanecer serios, simplemente niegan con la cabeza. Y debido a esto, los reflejos de sus cabezas en los burlones espejos se distorsionan de la manera más hilarante.
No hay una sala de risas en todas partes, pero en la vida nos rodean espejos burlones. Probablemente hayas admirado más de una vez tu reflejo en una bola de cristal del árbol de Año Nuevo. O en una tetera, cafetera o samovar de metal niquelado. Todas las imágenes están muy divertidas distorsionadas. Esto se debe a que los “espejos” son convexos. Los espejos convexos también están colocados en el manillar de una bicicleta, motocicleta y cerca de la cabina del conductor de un autobús. Proporcionan una imagen casi no distorsionada, pero algo reducida, de la carretera que hay detrás y, en el caso de los autobuses, también de la puerta trasera. Los espejos directos no son adecuados aquí: en ellos se ve muy poco. Y un espejo convexo, aunque sea pequeño, contiene una imagen grande.
A veces hay espejos cóncavos. Se utilizan para afeitarse. Si te acercas a un espejo así, verás tu rostro muy ampliado. El foco también utiliza un espejo cóncavo. Es esto lo que recoge los rayos de la lámpara en un haz paralelo.
En un mundo de lo desconocido
Hace unos cuatrocientos años, hábiles artesanos de Italia y Holanda aprendieron a fabricar gafas. Después de las gafas, se inventaron las lupas para observar objetos pequeños. Fue muy interesante y emocionante: ¡de repente ver en todos los detalles algún grano de mijo o una pata de mosca!
En nuestra época, los radioaficionados están construyendo equipos que les permiten recibir estaciones cada vez más distantes. Y hace trescientos años, los entusiastas de la óptica estaban interesados en pulir lentes cada vez más fuertes, lo que les permitiría penetrar más en el mundo de lo invisible.
Uno de estos aficionados fue el holandés Anthony Van Leeuwenhoek. Las lentes de los mejores maestros de esa época se ampliaban sólo entre 30 y 40 veces. ¡Y las lentes de Leeuwenhoek dieron una imagen clara y precisa, ampliada 300 veces!
Como si el mundo entero Los milagros se abrieron ante el curioso holandés. Leeuwenhoek arrastró bajo un cristal todo lo que le llamó la atención.
Fue el primero en ver microorganismos en una gota de agua, vasos capilares en la cola de un renacuajo, glóbulos rojos y decenas, cientos de otras cosas sorprendentes que nadie había sospechado antes.
Pero pensemos que a Leeuwenhoek le resultaron fáciles sus descubrimientos. Fue una persona desinteresada que dedicó toda su vida a la investigación. Sus lentes eran muy incómodos, no como los microscopios actuales. Tuve que apoyar mi nariz en un soporte especial para que mi cabeza estuviera completamente inmóvil durante la observación. ¡Y así, apoyado en el estrado, Leeuwenhoek realizó sus experimentos durante 60 años!
Una vez más es al revés
En el espejo no te ves exactamente como te ven los que te rodean. De hecho, si te peinas el cabello hacia un lado, en el espejo estará peinado hacia el otro. Si hay lunares en la cara, también aparecerán en el lado equivocado. Si le das la vuelta a todo esto frente a un espejo, el rostro te parecerá diferente, desconocido.
¿Cómo puedes seguir viéndote a ti mismo como te ven los demás? El espejo lo pone todo patas arriba... ¡Pues bien! Seamos más astutos que él. Pasémosle una imagen, ya invertida, ya reflejada. Déjele que le dé la vuelta otra vez y todo encajará en su lugar.
¿Cómo hacerlo? ¡Sí, con la ayuda de un segundo espejo! Párese frente a un espejo de pared y tome otro manual. Manténgalo en un ángulo agudo con respecto a la pared. Serás más listo que ambos espejos: tu imagen “correcta” aparecerá en ambos. Esto es fácil de comprobar utilizando la fuente. Llévese a la cara un libro con una inscripción grande en la portada. En ambos espejos la inscripción se leerá correctamente, de izquierda a derecha.
Ahora intenta tirar de tu mechón. Estoy seguro de que esto no será posible de inmediato. Esta vez la imagen en el espejo es completamente correcta, no está girada de derecha a izquierda. Por eso cometerás errores. Estás acostumbrado a ver una imagen reflejada en el espejo.
En las tiendas de confección y en los talleres de sastrería hay espejos de tres hojas, los llamados enrejados. También puedes verte a ti mismo “desde fuera” en ellos.
Literatura:
- L. Galpershtein, Física divertida, M.: Literatura infantil, 1994
GAPOU "Colegio Politécnico de Akbulak"
Plan de lección para la disciplina: FÍSICA
Lección No. 150
Ganado
grupo de fechas
Tema de la lección: Lentes. Fórmula de lentes delgadas
Objetivos de la lección:
Educativo –
` formular el concepto de lente, qué tipos de lentes existen;
`muestra los principales puntos característicos de la lente (centro óptico, eje óptico principal, puntos focales principales de la lente)
` en peso las fórmulas básicas de una lente delgada
De desarrollo – para promover el desarrollo de: pensamiento, imaginación espacial, habilidades de comunicación; continuar la formación de una cosmovisión científica;
Educativo: desarrollar una cultura de trabajo mental y una cosmovisión naturalmente materialista, a través de lecciones para inculcar el interés en la física como ciencia.
. Tipo de lección:_ teórica
Equipo Laptop, proyector, libro de texto electrónico.
CONTENIDO DE LA LECCIÓN
No. Etapas de la lección, preguntas de la lección Formas y métodos de enseñanza Regulaciones de tiempo
1 etapa organizativa:
Comprobar asistencia
Comprobar la preparación de los estudiantes para la clase.
Verificar la tarea Establecer la preparación de la clase para la lección. 2-3 min.
2 Mensaje sobre el tema de la lección Diapositivas, pizarra 2 min.
3 Punto motivacional:
Justificación de la necesidad de estudiar este tema para el dominio efectivo de la física.
En lecciones anteriores, estudiamos cómo se comporta la luz en diferentes condiciones. Estudiamos las leyes de la óptica. ¿Cómo crees que la gente utiliza estas leyes con fines prácticos?
Involucrar a los estudiantes en el proceso de establecer metas y objetivos para la lección.
Conversación. Análisis de actividad 2-3 min.
4 Actualización de conocimientos básicos:
¿Qué tema empezaste a estudiar?
¿Con qué leyes te has familiarizado?
Formule la ley de rectilinealidad de la propagación de la luz.
Formule la ley de la reflexión de la luz.
Formule la ley de refracción de la luz. Conversación frontal 5-7 min.
5. Trabajar en el tema de la lección:
¿Qué es una lente?¿Qué tipos de lentes existen?
La primera mención de las lentes se puede encontrar en una obra de teatro griega antigua.
Aristófanes "Nubes" (424 a. C.), donde con la ayuda de un convexo
vidrio y luz de sol hizo fuego.
Lente de él. linse, del latín lens - lentejaTipos de lentes
Elementos básicos de la lente
EL EJE ÓPTICO PRINCIPAL es una línea recta que pasa por
los centros de las superficies esféricas que delimitan la lente.
CENTRO ÓPTICO: la intersección del eje óptico principal con la lente, indicada por el punto O.
Un eje óptico secundario es cualquier línea recta que pasa por el centro óptico.
Si un haz de rayos incide sobre una lente colectora,
paralelo al eje óptico principal, luego después
refracción en la lente se recogen en un punto F,
que se llama foco principal de la lente.
Hay dos enfoques principales; están ubicados en el eje óptico principal a la misma distancia del centro óptico de la lente en lados opuestos.
Lente delgada: una lente cuyo espesor es pequeño en comparación con los radios de curvatura de las superficies esféricas que la limitan.
Fórmulas de lentes delgadas
Potencia de la lente
1 dioptría es la potencia óptica de una lente cuya distancia focal es de 1 metro.
Imágenes producidas por la lente.
tipos de imagenes
Construyendo imágenes en una lente convergente
Leyenda
F – enfoque de la lente
d - distancia del objeto a la lente
f – distancia desde la lente a la imagen
h – altura del objeto
H – altura de la imagen
D - Potencia óptica de la lente.
Unidades de potencia óptica - dioptrías - [dtpr]
G – aumento de lente
Importancia práctica del tema en estudio Trabajar con TIC
Libro de texto electrónico 22-28 min.
6 Resumiendo la lección, evaluando los resultados del trabajo Conversación 2-3 min
7. Tarea 18.4. 331-334 págs. 1-2 minutos
8. Reflexión: ¿en qué medida se han logrado las metas y objetivos de la lección? Conversación 1-2 min
Profesor: G.A.Krivosheeva
Plan:
- Introducción
- 1. Historia
- 2 Características de las lentes simples
- 3 Camino de rayos en una lente delgada.
- 4 Ruta de los rayos en el sistema de lentes.
- 5 Construyendo una imagen con una lente convergente delgada
- 6 Fórmula de lentes delgadas
- 7 Escala de imagen
- 8 Cálculo de la distancia focal y la potencia óptica de una lente.
- 9 Combinación de múltiples lentes (sistema centrado)
- 10 Desventajas de una lente simple
- 11
Lentes con propiedades especiales
- 11.1 Lentes de polímero orgánico
- 11.2 Lentes de cuarzo
- 11.3 lentes de silicona
- 12 Uso de lentes Notas
Literatura
Introducción
Lente plano-convexa
Lente(Alemán) lino, del lat. lente- lenteja): una pieza hecha de un material homogéneo ópticamente transparente, limitada por dos superficies de rotación refractivas pulidas, por ejemplo, esférica o plana y esférica. Actualmente se utilizan cada vez más las “lentes asféricas”, cuya forma de superficie difiere de la de una esfera. Como materiales para lentes se utilizan comúnmente materiales ópticos tales como vidrio, vidrio óptico, plásticos ópticamente transparentes y otros materiales.
También se denominan lentes a otros dispositivos ópticos y fenómenos que crean un efecto óptico similar sin tener el especificado. características externas. Por ejemplo:
- “Lentes” planas hechas de un material con un índice de refracción variable que cambia dependiendo de la distancia desde el centro.
- lentes fresnel
- Placa de zona de Fresnel mediante fenómeno de difracción.
- "lentes" de aire en la atmósfera: heterogeneidad de propiedades, en particular, el índice de refracción (que se manifiesta en forma de imágenes parpadeantes de estrellas en el cielo nocturno).
- Lente gravitacional: efecto de desviación observado en distancias intergalácticas ondas electromagnéticas objetos masivos.
- Una lente magnética es un dispositivo que utiliza un campo magnético constante para enfocar un haz de partículas cargadas (iones o electrones) y se utiliza en microscopios electrónicos y de iones.
- La imagen de una lente formada por un sistema óptico o parte de un sistema óptico. Utilizado en el cálculo de sistemas ópticos complejos.
1. Historia
Primera mención de lentes se puede encontrar en la antigua obra griega "Las nubes" de Aristófanes (424 a. C.), donde se producía fuego utilizando vidrio convexo y luz solar.
De las obras de Plinio el Viejo (23 - 79) se deduce que este método de encender fuego también era conocido en el Imperio Romano; también describe, quizás, el primer caso de uso de lentes para corregir la visión; se sabe que Nerón observó Luchas de gladiadores a través de una esmeralda cóncava para corregir la miopía.
Séneca (3 a. C. - 65) describió el efecto de lupa que produce una bola de cristal llena de agua.
El matemático árabe Alhazen (965-1038) escribió el primer tratado importante sobre óptica, describiendo cómo el cristalino del ojo crea una imagen en la retina. Las lentes sólo se generalizaron con la llegada de las gafas alrededor de la década de 1280 en Italia.
El Golden Gate es visible a través de gotas de lluvia que actúan como lentes.
Planta vista a través de una lente biconvexa.
2. Características de las lentes simples
Dependiendo de las formas hay coleccionando(positivo) y dispersión lentes (negativas). El grupo de lentes colectoras suele incluir lentes cuyo centro es más grueso que sus bordes, y el grupo de lentes divergentes incluye lentes cuyos bordes son más gruesos que su centro. Cabe señalar que esto sólo es cierto si el índice de refracción del material de la lente es mayor que el de ambiente. Si el índice de refracción de la lente es menor, la situación será la inversa. Por ejemplo, una burbuja de aire en agua es una lente divergente biconvexa.
Las lentes generalmente se caracterizan por su potencia óptica (medida en dioptrías) o distancia focal.
Para construir dispositivos ópticos con aberración óptica corregida (principalmente cromática, causada por la dispersión de la luz, acromáticas y apocromáticas), también son importantes otras propiedades de las lentes/sus materiales, por ejemplo, el índice de refracción, el coeficiente de dispersión, la transmitancia del material en la óptica seleccionada. rango.
A veces lentes/lentes sistemas ópticos(refractores) están especialmente diseñados para su uso en entornos con un índice de refracción relativamente alto (ver microscopio de inmersión, líquidos de inmersión).
Tipos de lentes:
Coleccionando:
1 - biconvexo
2 - plano-convexo
3 - cóncavo-convexo (menisco positivo)
Dispersión:
4 - bicóncavo
5 - plano-cóncavo
6 - convexo-cóncavo (menisco negativo)
Una lente convexa-cóncava se llama menisco y puede ser colectiva (se espesa hacia el medio), difusa (se espesa hacia los bordes) o telescópica (la distancia focal es infinita). Así, por ejemplo, las lentes de las gafas para la miopía son, por regla general, meniscos negativos.
Contrariamente a la creencia popular, el poder óptico de un menisco con radios iguales no es cero, sino positivo, y depende del índice de refracción del vidrio y del grosor de la lente. Un menisco, cuyos centros de curvatura de cuyas superficies se encuentran en un punto, se denomina lente concéntrica (la potencia óptica siempre es negativa).
Una propiedad distintiva de una lente colectora es la capacidad de recolectar los rayos que inciden sobre su superficie en un punto ubicado al otro lado de la lente.
Los elementos principales de la lente: NN - eje óptico - una línea recta que pasa por los centros de las superficies esféricas que delimitan la lente; O - centro óptico - el punto que para lentes biconvexas o bicóncavas (con los mismos radios de superficie) se encuentra en el eje óptico dentro de la lente (en su centro).
Nota. La trayectoria de los rayos se muestra como en una lente idealizada (delgada), sin indicar refracción en la interfaz real. Además, se muestra una imagen algo exagerada de una lente biconvexa.
Si se coloca un punto luminoso S a cierta distancia frente a la lente colectora, entonces un rayo de luz dirigido a lo largo del eje atravesará la lente sin ser refractado, y los rayos que no pasen por el centro se refractarán hacia el eje óptico y se cruzan con él en algún punto F, que será la imagen del punto S. Este punto se llama foco conjugado, o simplemente enfocar.
Si la luz incide sobre la lente desde una fuente muy distante, cuyos rayos se pueden representar como si vinieran en un haz paralelo, al salir de ella los rayos se refractarán en un ángulo mayor y el punto F se acercará en el eje óptico a la lente. lente. En estas condiciones, el punto de intersección de los rayos que emergen de la lente se llama enfocar F', y la distancia desde el centro de la lente al foco es la distancia focal.
Los rayos que inciden sobre una lente divergente se refractarán hacia los bordes de la lente al salir de ella, es decir, se dispersarán. Si estos rayos continúan en la dirección opuesta como se muestra en la figura con una línea de puntos, entonces convergerán en un punto F, que será enfocar esta lente. Este truco imaginario.
Foco imaginario de una lente divergente.
Lo dicho sobre el enfoque en el eje óptico se aplica igualmente a aquellos casos en los que la imagen de un punto está en una línea inclinada que pasa por el centro de la lente formando un ángulo con el eje óptico. El plano perpendicular al eje óptico, ubicado en el foco de la lente, se llama plano focal.
Las lentes colectivas pueden dirigirse hacia un objeto desde cualquier lado, como resultado de lo cual los rayos que pasan a través de la lente pueden recogerse tanto de un lado como del otro. Por tanto, la lente tiene dos focos: frente Y trasero. Están ubicados en el eje óptico a ambos lados de la lente a la distancia focal de los puntos principales de la lente.
3. Trayectoria de los rayos en una lente delgada.
Una lente cuyo espesor se supone que es cero se llama "delgada" en óptica. Para una lente de este tipo, no muestran dos planos principales, sino uno en el que el frente y la parte posterior parecen fusionarse.
Consideremos la construcción de una trayectoria de haz de dirección arbitraria en una lente colectora delgada. Para ello utilizamos dos propiedades de una lente fina:
- El haz que pasa por el centro óptico de la lente no cambia de dirección;
- Los rayos paralelos que atraviesan la lente convergen en el plano focal.
Consideremos un rayo SA de dirección arbitraria que incide sobre una lente en el punto A. Construyamos una línea de su propagación después de la refracción en la lente. Para ello construimos un rayo OB paralelo a SA y que pasa por el centro óptico O de la lente. Según la primera propiedad de la lente, el rayo OB no cambiará de dirección y cruzará el plano focal en el punto B. Según la segunda propiedad de la lente, el rayo paralelo SA después de la refracción debe cruzar el plano focal en el mismo punto. Así, después de atravesar la lente, el rayo SA seguirá el camino AB.
Otras vigas, como la viga SPQ, se pueden construir de manera similar.
Denotemos la distancia SO desde la lente a la fuente de luz con u, la distancia OD desde la lente hasta el punto de enfoque de los rayos con v y la distancia focal OF con f. Derivemos una fórmula que conecte estas cantidades.
Considere dos pares triangulos semejantes: 1) SOA y OFB; 2) DOA y DFB. Anotemos las proporciones.
Dividiendo la primera proporción por la segunda, obtenemos
Después de dividir ambos lados de la expresión por v y reordenar los términos, llegamos a la fórmula final
¿Dónde está la distancia focal de la lente delgada?
4. Ruta del rayo en el sistema de lentes.
La trayectoria de los rayos en un sistema de lentes se construye utilizando los mismos métodos que para una sola lente.
Considere un sistema de dos lentes, uno de los cuales tiene una distancia focal OF y el segundo O 2 F 2. Construimos el camino SAB para la primera lente y continuamos el segmento AB hasta entrar en la segunda lente en el punto C.
Desde el punto O 2 construimos un rayo O 2 E, paralelo a AB. Al cruzar el plano focal de la segunda lente, este rayo dará el punto E. Según la segunda propiedad de una lente delgada, el rayo AB, después de pasar por la segunda lente, seguirá el camino BE. La intersección de esta línea con el eje óptico de la segunda lente dará como resultado el punto D, donde se enfocarán todos los rayos que emergen de la fuente S y atraviesan ambas lentes.
5. Construir una imagen con una lente colectora delgada
Al presentar las características de las lentes, se consideró el principio de construcción de la imagen. punto luminoso en el foco de la lente. Los rayos que inciden sobre la lente desde la izquierda pasan a través de su foco trasero y los rayos que inciden desde la derecha pasan a través de su foco frontal. Cabe señalar que con lentes divergentes, por el contrario, el foco trasero se encuentra delante de la lente y el foco frontal, detrás.
La construcción de una imagen de objetos con una determinada forma y tamaño mediante una lente se obtiene de la siguiente manera: digamos que la línea AB representa un objeto ubicado a cierta distancia de la lente, excediendo significativamente su distancia focal. Desde cada punto del objeto, una cantidad innumerable de rayos pasará a través de la lente, de los cuales, para mayor claridad, la figura muestra esquemáticamente el curso de solo tres rayos.
Tres rayos que emanan del punto A pasarán a través de la lente y se cruzarán en sus respectivos puntos de fuga en A 1 B 1 para formar una imagen. La imagen resultante es válido Y Al revés.
EN en este caso la imagen se obtuvo en un foco conjugado en un determinado plano focal FF, algo alejado del plano focal principal F’F’, paralelo a él a través del foco principal.
Si un objeto está a una distancia infinita de la lente, entonces su imagen se obtiene en el foco trasero de la lente F' válido, Al revés Y reducido hasta que parezca un punto.
Si un objeto está cerca de la lente y a una distancia que excede el doble de la distancia focal de la lente, entonces su imagen será válido, Al revés Y reducido y estará ubicado detrás del foco principal en el segmento comprendido entre éste y la doble focal.
Si un objeto se coloca al doble de la distancia focal de la lente, entonces la imagen resultante está en el otro lado de la lente al doble de la distancia focal. La imagen se obtiene válido, Al revés Y igual en tamaño sujeto.
Si un objeto se coloca entre el foco frontal y la doble distancia focal, entonces la imagen se obtendrá detrás de la doble distancia focal y será válido, Al revés Y engrandecido.
Si el objeto está en el plano del foco principal frontal de la lente, entonces los rayos que pasan a través de la lente serán paralelos y la imagen solo se podrá obtener en el infinito.
Si un objeto se coloca a una distancia menor que la distancia focal principal, los rayos saldrán de la lente en un haz divergente, sin cruzarse en ninguna parte. La imagen es entonces imaginario, directo Y engrandecido, es decir, en este caso la lente funciona como una lupa.
Es fácil notar que cuando un objeto se acerca al foco frontal de la lente desde el infinito, la imagen se aleja del foco posterior y, cuando el objeto alcanza el plano de enfoque frontal, aparece en el infinito de éste.
Este patrón tiene gran importancia en la práctica varios tipos trabajo fotográfico, por lo tanto, para determinar la relación entre la distancia del objeto a la lente y de la lente al plano de la imagen, es necesario conocer los conceptos básicos fórmula de la lente.
6. Fórmula de lentes delgadas
Las distancias desde el punto del objeto hasta el centro de la lente y desde el punto de la imagen hasta el centro de la lente se denominan distancias focales conjugadas.
Estas cantidades son interdependientes y están determinadas por una fórmula llamada fórmula de lente delgada(descubierto por Isaac Barrow):
¿Dónde está la distancia entre la lente y el objeto? - distancia de la lente a la imagen; - la distancia focal principal de la lente. En el caso de una lente gruesa, la fórmula permanece sin cambios con la única diferencia de que las distancias no se miden desde el centro de la lente, sino desde los planos principales.
Para encontrar una u otra cantidad desconocida con dos conocidas, utilice las siguientes ecuaciones:
Cabe señalar que los signos de las cantidades. tu , v , F se seleccionan en función de las siguientes consideraciones: para una imagen real de un objeto real en una lente convergente, todas estas cantidades son positivas. Si la imagen es imaginaria, la distancia a ella se considera negativa; si el objeto es imaginario, la distancia a él es negativa; si la lente es divergente, la distancia focal es negativa.
Imágenes de letras negras a través de una delgada lente convexa con distancia focal f (se muestra en rojo). Se muestran los rayos de las letras E, I y K (en azul, verde y naranja, respectivamente). Las dimensiones de las imágenes real e invertida E (2f) son las mismas. Imagen I (f) - al infinito. K (a f/2) tiene el doble de tamaño que la imagen virtual y directa
7. Escala de imagen
La escala de la imagen () es la relación entre las dimensiones lineales de la imagen y las dimensiones lineales correspondientes del objeto. Esta relación se puede expresar indirectamente mediante la fracción , donde es la distancia de la lente a la imagen; - distancia de la lente al objeto.
Aquí hay un factor de reducción, es decir, un número que muestra cuántas veces las dimensiones lineales de la imagen son más pequeñas que las dimensiones lineales reales del objeto.
En la práctica de los cálculos, es mucho más conveniente expresar esta relación en valores o , donde está la distancia focal de la lente.
8. Cálculo de la distancia focal y la potencia óptica de la lente.
El valor de la distancia focal de una lente se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
, DóndeÍndice de refracción del material de la lente,
La distancia entre las superficies esféricas de una lente a lo largo del eje óptico, también conocida como espesor de la lente, y los signos de los radios se consideran positivos si el centro de la superficie esférica se encuentra a la derecha de la lente y negativos si está a la izquierda. Si es insignificante en relación con su distancia focal, entonces dicha lente se llama delgado, y su distancia focal se puede encontrar como:
donde R>0 si el centro de curvatura está a la derecha del eje óptico principal; 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)
(Esta fórmula también se llama fórmula de lente delgada.) La distancia focal es positiva para lentes convergentes y negativa para lentes divergentes. La cantidad se llama potencia óptica lentes. La potencia óptica de una lente se mide en dioptrías, cuyas unidades son metro −1 .
Estas fórmulas se pueden obtener considerando detenidamente el proceso de construcción de una imagen en una lente utilizando la ley de Snell, si pasamos de fórmulas trigonométricas generales a la aproximación paraxial.
Las lentes son simétricas, es decir, tienen la misma distancia focal independientemente de la dirección de la luz, izquierda o derecha, lo que, sin embargo, no se aplica a otras características, por ejemplo, las aberraciones, cuya magnitud depende de qué lado de la lente mira hacia la luz.
9. Combinación de múltiples lentes (sistema centrado)
Las lentes se pueden combinar entre sí para construir sistemas ópticos complejos. La potencia óptica de un sistema de dos lentes se puede encontrar como la simple suma de las potencias ópticas de cada lente (asumiendo que ambas lentes pueden considerarse delgadas y están ubicadas cerca una de la otra en el mismo eje):
.Si las lentes están ubicadas a cierta distancia entre sí y sus ejes coinciden (un sistema de un número arbitrario de lentes con esta propiedad se llama sistema centrado), entonces su potencia óptica total se puede encontrar con un grado suficiente de precisión a partir de la siguiente expresión:
,¿Dónde está la distancia entre los planos principales de las lentes?
10. Desventajas de una lente simple
Los equipos fotográficos modernos imponen altas exigencias en cuanto a la calidad de la imagen.
La imagen producida por una lente simple, debido a una serie de deficiencias, no satisface estos requisitos. La eliminación de la mayoría de las deficiencias se logra mediante la selección adecuada de varias lentes en un sistema óptico centrado: una lente. Las imágenes obtenidas con lentes simples tienen varias desventajas. Las desventajas de los sistemas ópticos se denominan aberraciones y se dividen en los siguientes tipos:
- Aberraciones geométricas
- Aberración esférica;
- Coma;
- Astigmatismo;
- Distorsión;
- Curvatura del campo de imagen;
- Aberración cromática;
- Aberración de difracción (esta aberración es causada por otros elementos del sistema óptico y no tiene nada que ver con la lente en sí).
11. Lentes con propiedades especiales
11.1. Lentes de polímero orgánico
Los polímeros permiten crear lentes asféricas económicas mediante fundición.
Lentes de contacto
En el campo de la oftalmología se han desarrollado lentes de contacto blandas. Su elaboración se basa en el uso de materiales de carácter bifásico, combinando fragmentos silicona organosilícica o polímero organosilícico y un polímero de hidrogel hidrófilo. El trabajo de más de 20 años condujo a la creación a finales de los años 90 de lentes de hidrogel de silicona que, gracias a la combinación de propiedades hidrófilas y alta permeabilidad al oxígeno, pueden usarse de forma continua durante 30 días, las 24 horas del día.
11.2. lentes de cuarzo
El vidrio de cuarzo es sílice pura refundida con adiciones menores (aproximadamente 0,01%) de Al 2 O 3, CaO y MgO. Se caracteriza por su alta resistencia al calor y su inercia ante muchos productos químicos, a excepción del ácido fluorhídrico.
El vidrio de cuarzo transparente transmite bien los rayos de luz ultravioleta y visible.
11.3. lentes de silicona
El silicio combina una dispersión ultraalta con el valor absoluto más alto de índice de refracción n=3,4 en el rango IR y una opacidad completa en el rango visible del espectro.
Además, fueron las propiedades del silicio y las últimas tecnologías para su procesamiento las que permitieron crear lentes para el rango de ondas electromagnéticas de rayos X.
12. Uso de lentes
Las lentes son un elemento óptico universal de la mayoría de los sistemas ópticos.
El uso tradicional de lentes es binoculares, telescopios, miras ópticas, teodolitos, microscopios y equipos de fotografía y video. Las lentes convergentes individuales se utilizan como lupas.
Otro campo importante de aplicación de las lentes es la oftalmología, donde sin ellas es imposible corregir los defectos de la visión: miopía, hipermetropía, acomodación inadecuada, astigmatismo y otras enfermedades. Las lentes se utilizan en dispositivos como gafas y lentes de contacto.
En radioastronomía y radar, las lentes dieléctricas se utilizan a menudo para recoger un flujo de ondas de radio en una antena receptora o enfocarlas en un objetivo.
En el diseño de bombas nucleares de plutonio, se utilizaron sistemas de lentes hechos de explosivos con diferentes velocidades de detonación (es decir, con diferentes índices de refracción) para convertir una onda de choque esférica divergente de una fuente puntual (detonador) en una esférica convergente.
Notas
- Ciencia en Siberia - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
- lentes de silicona para la gama IR - www.optotl.ru/mat/Si#2
Este resumen se basa en un artículo de la Wikipedia rusa. Sincronización completada el 09/07/11 20:53:22
Resúmenes relacionados: lente de Fresnel, lente de Luneberg, lente Billet, lente electromagnética, lente cuadrupolo, lente asférica.
