1) Gambarnya bisa imajiner atau nyata. Jika bayangan dibentuk oleh sinar itu sendiri (mis titik ini energi cahaya tiba), maka itu nyata, tetapi jika bukan karena sinar itu sendiri, tetapi karena kelanjutannya, maka dikatakan bahwa bayangan itu imajiner (energi cahaya tidak memasuki suatu titik tertentu).
2) Jika bagian atas dan bawah bayangan berorientasi sama dengan benda itu sendiri, maka bayangan tersebut disebut langsung. Jika bayangannya terbalik maka disebut terbalik (terbalik).
3) Gambar dicirikan oleh dimensi yang diperolehnya: diperbesar, diperkecil, sama.
Gambar di cermin pesawat
Bayangan pada cermin datar bersifat maya, lurus, sama besar dengan benda, dan terletak pada jarak yang sama di belakang cermin dengan jarak benda di depan cermin.
Lensa
Lensa adalah benda transparan yang kedua sisinya dibatasi oleh permukaan melengkung.
Ada enam jenis lensa.
Mengumpulkan: 1 - bikonveks, 2 - datar-cembung, 3 - cembung-cekung. Hamburan: 4 - cekung ganda; 5 - cekung datar; 6 - cekung-cembung.
Lensa konvergen
lensa divergen
Karakteristik lensa.
NN- sumbu optik utama adalah garis lurus yang melalui pusat permukaan bola yang membatasi lensa;
HAI- pusat optik - titik di mana lensa bikonveks atau bikonkaf (dengan jari-jari permukaan sama) terletak pada sumbu optik di dalam lensa (di tengahnya);
F- fokus utama lensa adalah titik di mana seberkas cahaya dikumpulkan, merambat sejajar dengan sumbu optik utama;
DARI- Focal length;
T "T"- sumbu sekunder lensa;
F"- fokus samping;
Bidang fokus - bidang yang melalui fokus utama tegak lurus sumbu optik utama.
Jalur sinar dalam lensa.
Sinar yang melewati pusat optik lensa (O) tidak mengalami pembiasan.
Sinar sejajar sumbu optik utama melewati fokus utama (F) setelah dibiaskan.
Sinar yang melewati fokus utama (F) setelah dibiaskan sejajar dengan sumbu optik utama.
Sinar yang sejajar dengan sumbu optik sekunder (N"N") melewati fokus sekunder (F").
Rumus lensa.
Saat menggunakan rumus lensa, Anda harus menggunakan aturan tanda dengan benar: +F- lensa konvergen; -F- lensa divergen; +d- subjeknya valid; -D- objek imajiner; +f- bayangan benda itu nyata; -F- bayangan benda tersebut bersifat khayal.
Kebalikan dari panjang fokus lensa disebut kekuatan optik.
Perbesaran melintang- perbandingan ukuran linier bayangan dengan ukuran linier suatu benda.
Modern perangkat optik menggunakan sistem lensa untuk meningkatkan kualitas gambar. Kekuatan optik suatu sistem lensa yang disatukan sama dengan jumlah kekuatan optiknya.
1 - kornea; 2 - iris; 3 - tunika albuginea (sklera); 4 - koroid; 5 - lapisan pigmen; 6 - titik kuning; 7 - saraf optik; 8 - retina; 9 - otot; 10 - ligamen lensa; 11 - lensa; 12 - murid.
Lensa adalah badan yang menyerupai lensa dan menyesuaikan penglihatan kita pada jarak yang berbeda. Dalam sistem optik mata, pemfokusan bayangan pada retina disebut akomodasi. Pada manusia, akomodasi terjadi karena adanya peningkatan konveksitas lensa yang dilakukan dengan bantuan otot. Hal ini mengubah kekuatan optik mata.
Bayangan suatu benda yang jatuh pada retina mata adalah nyata, diperkecil, terbalik.
Jarak visi terbaik harus sekitar 25 cm, dan batas penglihatan (titik jauh) adalah tak terhingga.
Miopia (miopia)- cacat penglihatan dimana mata melihat kabur dan bayangan terfokus di depan retina.
Rabun jauh (hiperopia)- cacat penglihatan dimana bayangan terfokus di belakang retina.
Diselesaikan oleh: guru sekolah menengah Kuznetsk Pryakhina N.V.
Rencana belajar
Tahapan pelajaran, isi | Membentuk | Kegiatan guru | Kegiatan kemahasiswaan |
1. Tinjau pekerjaan rumah 5 menit |
|||
2.1. Pengantar konsep lensa | Eksperimen pikiran | Melakukan eksperimen pemikiran, menjelaskan, mendemonstrasikan model, menggambar di papan tulis | Lakukan eksperimen pemikiran, dengarkan, ajukan pertanyaan |
2.2. Identifikasi fitur dan properti lensa | Mengajukan pertanyaan bermasalah dan memberikan contoh | ||
2.3. Penjelasan mengenai lintasan sinar pada lensa | Mengajukan pertanyaan bermasalah, menggambar, menjelaskan | Jawab pertanyaan dan tarik kesimpulan |
|
2.4. Pengenalan konsep fokus, kekuatan optik suatu lensa | Mengajukan pertanyaan-pertanyaan yang mengarahkan, menggambar di papan tulis, menjelaskan, menunjukkan | Jawab pertanyaan, tarik kesimpulan, kerjakan dengan buku catatan |
2.5. Konstruksi gambar | Penjelasan | Menceritakan, mendemonstrasikan model, menunjukkan spanduk | menjawab pertanyaan, menggambar di buku catatan |
3. Konsolidasi material baru 8 menit |
|||
3.1. Prinsip konstruksi gambar pada lensa | Menimbulkan pertanyaan-pertanyaan bermasalah | Jawab pertanyaan dan tarik kesimpulan |
|
3.2. Solusi uji | Bekerja berpasangan | Koreksi, bantuan individu, kontrol | Jawab pertanyaan tes dan saling membantu |
4.Pekerjaan rumah 1 menit |
|||
§63.64, contoh 9 (8) Mampu menyusun cerita berdasarkan kerangka. |
Pelajaran. Lensa. Membangun gambar dalam lensa tipis.
Target: Memberikan pengetahuan tentang lensa, nya properti fisik dan karakteristik. Mengembangkan keterampilan praktis dalam menerapkan pengetahuan tentang sifat-sifat lensa untuk mencari bayangan dengan menggunakan metode grafis.
Tugas: mempelajari jenis lensa, memperkenalkan konsepnya lensa tipis sebagai model; perkenalkan karakteristik utama lensa - pusat optik, sumbu optik utama, fokus, kekuatan optik; mengembangkan kemampuan untuk membangun jalur sinar dalam lensa.
Gunakan pemecahan masalah untuk terus membangun keterampilan berhitung.
Struktur pelajaran: kuliah pendidikan(sebagian besar materi baru guru menyajikan, tetapi siswa mencatat dan menjawab pertanyaan guru saat menyajikan materi).
Koneksi interdisipliner: menggambar (membangun sinar), matematika (perhitungan menggunakan rumus, menggunakan mikrokalkulator untuk mengurangi waktu yang dihabiskan untuk perhitungan), ilmu sosial (konsep hukum alam).
Peralatan pendidikan: foto dan ilustrasi benda fisik dari disk multimedia “Perpustakaan Multimedia untuk Fisika”.
Ringkasan pelajaran.
Untuk mengulangi apa yang telah dipelajari, serta untuk memeriksa kedalaman asimilasi pengetahuan siswa, dilakukan survei frontal terhadap topik yang dipelajari:
Fenomena apa yang disebut pembiasan cahaya? Apa esensinya?
Pengamatan dan eksperimen apa yang menunjukkan adanya perubahan arah rambat cahaya ketika merambat ke medium lain?
Sudut manakah - datang atau bias - yang lebih besar jika seberkas cahaya merambat dari udara ke kaca?
Mengapa saat berada di dalam perahu sulit untuk memukul ikan yang berenang di dekatnya dengan tombak?
Mengapa bayangan suatu benda di dalam air selalu kurang terang dibandingkan benda itu sendiri?
Pada kasus manakah sudut bias sama dengan sudut datang?
2. Mempelajari materi baru:
Lensa adalah benda transparan secara optik yang dibatasi oleh permukaan bola.�
Cembung lensa adalah: bikonveks (1), plano-cembung (2), cekung-cembung (3).
Cekung lensanya adalah: bikonkaf (4), plano-cekung (5), cembung-cekung (6).
Di kursus sekolah kita akan belajar lensa tipis.
Lensa yang ketebalannya lebih kecil dari jari-jari kelengkungan permukaannya disebut lensa tipis.
Lensa yang mengubah berkas sinar sejajar menjadi sinar konvergen dan mengumpulkannya pada satu titik disebut mengumpulkan lensa.
Lensa yang dapat mengubah seberkas sinar sejajar menjadi sinar divergen disebut penyebaran lensa.�Titik di mana sinar dikumpulkan setelah pembiasan disebut fokus. Untuk lensa konvergen – valid. Untuk hamburan - imajiner.
Mari kita perhatikan jalur berkas cahaya melalui lensa divergen:
Kami memasukkan dan menampilkan parameter utama lensa:
Pusat optik lensa;
Sumbu optik lensa dan sumbu optik utama lensa;
Titik fokus utama lensa dan bidang fokus.
Membangun gambar dalam lensa:
Suatu benda titik dan bayangannya selalu terletak pada sumbu optik yang sama.
Sinar datang pada lensa yang sejajar dengan sumbu optik, setelah dibiaskan melalui lensa, melewati fokus yang bersesuaian dengan sumbu tersebut.
Sinar yang melewati fokus sebelum lensa pengumpul, setelah lensa, merambat sejajar dengan sumbu yang bersesuaian dengan fokus tersebut.
Sinar sejajar sumbu optik memotongnya setelah dibiaskan pada bidang fokus.
D - jarak benda ke lensa
F - panjang fokus lensa.
1. Benda berada di belakang titik fokus ganda lensa: d > 2F.
Lensa akan memberikan bayangan benda yang diperkecil, dibalik, dan nyata.
Benda berada di antara fokus lensa dan fokus gandanya: F< d < 2F
Lensa memberikan bayangan benda yang diperbesar, terbalik, dan nyata.�
Sebuah benda diletakkan pada fokus lensa: d = F
Gambar item tersebut akan buram.
4. Benda berada di antara lensa dan fokusnya : d< F
bayangan suatu benda diperbesar, maya, lurus dan terletak pada sisi lensa yang sama dengan benda.
5. Bayangan yang dihasilkan oleh lensa divergen.
lensa tidak menghasilkan bayangan sebenarnya yang terletak pada sisi lensa yang sama dengan benda.
Rumus lensa tipis:
Rumus mencari kekuatan optik suatu lensa:
kebalikan dari panjang fokus disebut kekuatan optik lensa. Semakin pendek panjang fokusnya, semakin besar kekuatan optik lensanya.
Perangkat optik:
kamera
Kamera bioskop
Mikroskop
Tes.
Lensa apa yang ditunjukkan pada gambar?
Alat apa yang dapat digunakan untuk memperoleh gambar seperti pada gambar.
A. kamerab. kamera film masuk. kaca pembesar
Lensa manakah yang ditunjukkan pada gambar?
A. mengumpulkan
B. penyebaran
cekung
Bagian: Fisika
Tujuan pelajaran:
- Menjamin proses penguasaan konsep dasar topik “lensa” dan prinsip pencitraan diberikan oleh lensa
- Untuk mempromosikan pengembangan minat kognitif siswa dalam mata pelajaran
- Berkontribusi pada pengembangan akurasi selama pelaksanaan gambar
Peralatan:
- rebus
- Lensa konvergen dan divergen
- Layar
- Lilin
- Teka teki silang
Pelajaran apa yang kita dapatkan? (rebus 1) fisika
Hari ini kita akan mempelajari bagian baru fisika - optik. Anda diperkenalkan ke bagian ini di kelas 8 dan mungkin ingat beberapa aspek dari topik “Fenomena Cahaya”. Secara khusus, mari kita mengingat bayangan yang diberikan oleh cermin. Tapi pertama-tama:
- Jenis gambar apa yang Anda ketahui? (imajiner dan nyata).
- Bayangan apa yang diberikan cermin? (Imajiner, langsung)
- Berapa jaraknya dari cermin? (sama dengan barangnya)
- Apakah cermin selalu mengatakan yang sebenarnya? (pesan “Sebaliknya sekali lagi”)
- Apakah selalu mungkin untuk melihat diri Anda sendiri di cermin sebagaimana adanya, meskipun sebaliknya? (pesan “Cermin-menggoda”)
Hari ini kita akan melanjutkan kuliah kita dan membicarakan mata pelajaran optik lainnya. Tebakan. (rebus 2) lensa
Lensa– benda transparan yang dibatasi oleh dua permukaan bola.
Lensa Tipis– ketebalannya kecil dibandingkan dengan jari-jari kelengkungan permukaan.
Elemen utama lensa:
Bedakan lensa konvergen dan lensa divergen dengan sentuhan. Lensanya ada di meja Anda.
Bagaimana cara membuat bayangan pada lensa konvergen dan divergen?
1. Subjek dibalik fokus ganda.
2. Subjek dalam fokus ganda
3. Subjek antara fokus dan fokus ganda
4. Subjek dalam fokus
5. Objek antara fokus dan lensa
6. Lensa divergen
Rumus lensa tipis =+
Berapa lama orang belajar menggunakan lensa? (pesan “Di dunia yang tak kasat mata”)
Dan sekarang kita akan mencoba mendapatkan gambar jendela (lilin) menggunakan lensa yang ada di meja Anda. (Eksperimen)
Mengapa kita membutuhkan lensa? (untuk kacamata, pengobatan miopia, rabun jauh) - Ini pekerjaan rumah pertama Anda - menyiapkan laporan tentang koreksi miopia dan rabun dekat dengan bantuan kacamata.
Jadi, fenomena apa yang kita gunakan untuk mengajarkan pelajaran hari ini? (rebus 3) pengamatan.
Sekarang kami akan memeriksa bagaimana Anda mempelajari topik pelajaran hari ini. Untuk melakukan ini, mari pecahkan teka-teki silang.
Pekerjaan rumah:
- teka-teki,
- Teka-teki silang,
- laporan miopia dan rabun dekat,
- materi kuliah
Cermin yang menggoda
Sejauh ini kita telah membicarakan tentang cermin jujur. Mereka menunjukkan kepada dunia apa adanya. Yah, mungkin berbelok dari kanan ke kiri. Tapi ada cermin yang menggoda, cermin yang menyimpang. Banyak taman budaya dan rekreasi memiliki daya tarik seperti itu - “ruang tertawa”. Di sana setiap orang dapat melihat dirinya pendek dan bulat, seperti kepala kubis, atau panjang dan kurus, seperti wortel, atau seperti bawang yang bertunas: hampir tanpa kaki dan dengan perut buncit, yang darinya, seperti anak panah, menyempit. dada membentang ke atas dan kepala jelek memanjang di leher tertipis.
Anak-anak tertawa terbahak-bahak, dan orang dewasa, yang berusaha tetap serius, hanya menggelengkan kepala. Dan karena itu, pantulan kepala mereka di cermin yang menggoda menjadi terdistorsi dengan cara yang paling lucu.
Tidak ada ruang tertawa di mana-mana, tapi cermin menggoda mengelilingi kita dalam hidup. Anda mungkin mengagumi bayangan Anda di bola kaca dari pohon Tahun Baru lebih dari sekali. Atau dalam teko logam berlapis nikel, teko kopi, samovar. Semua gambar terdistorsi dengan sangat lucu. Ini karena “cermin” itu cembung. Kaca spion cembung juga dipasang di setang sepeda, sepeda motor, dan di dekat kabin pengemudi bus. Mereka memberikan gambaran jalan di belakang yang hampir tidak terdistorsi, tetapi agak berkurang, dan di bus juga pintu belakang. Cermin lurus tidak cocok di sini: terlalu sedikit yang terlihat di dalamnya. Dan cermin cembung, meskipun kecil, berisi gambar besar.
Terkadang ada cermin cekung. Mereka digunakan untuk bercukur. Jika Anda mendekati cermin seperti itu, Anda akan melihat wajah Anda diperbesar. Lampu sorotnya juga menggunakan cermin cekung. Inilah yang mengumpulkan sinar dari lampu menjadi sinar paralel.
Di dunia yang tidak diketahui
Sekitar empat ratus tahun yang lalu, pengrajin terampil di Italia dan Belanda belajar membuat kacamata. Setelah kacamata, kaca pembesar diciptakan untuk melihat benda-benda kecil. Itu sangat menarik dan mengasyikkan: tiba-tiba melihat secara detail butiran millet atau kaki lalat!
Di zaman kita, amatir radio sedang membangun peralatan yang memungkinkan mereka menerima stasiun yang semakin jauh. Dan tiga ratus tahun yang lalu, para penggemar optik sangat tertarik untuk mengasah lensa yang semakin kuat, sehingga memungkinkan mereka menembus lebih jauh ke dunia yang tak kasat mata.
Salah satu amatir ini adalah orang Belanda Anthony Van Leeuwenhoek. Lensa para ahli terbaik pada masa itu hanya diperbesar 30-40 kali lipat. Dan lensa Leeuwenhoek memberikan gambar yang akurat dan jelas, diperbesar 300 kali!
Seolah olah seluruh dunia keajaiban terbuka di hadapan orang Belanda yang ingin tahu itu. Leeuwenhoek menyeret semua yang menarik perhatiannya ke bawah kaca.
Dialah orang pertama yang melihat mikroorganisme pada setetes air, pembuluh kapiler pada ekor kecebong, sel darah merah dan puluhan ratusan hal menakjubkan lainnya yang belum pernah diduga sebelumnya.
Tapi bayangkan Leeuwenhoek menganggap penemuannya mudah. Dia adalah orang yang tidak mementingkan diri sendiri yang mengabdikan seluruh hidupnya untuk penelitian. Lensanya sangat tidak nyaman, tidak seperti mikroskop masa kini. Saya harus meletakkan hidung saya pada dudukan khusus agar kepala saya tidak bergerak sama sekali selama observasi. Dan begitu saja, sambil bersandar pada mimbar, Leeuwenhoek melakukan eksperimennya selama 60 tahun!
Sekali lagi yang terjadi adalah sebaliknya
Di cermin Anda tidak melihat diri Anda persis seperti orang di sekitar Anda melihat Anda. Padahal, jika Anda menyisir rambut ke satu sisi, di cermin rambut akan disisir ke sisi lainnya. Jika ada tahi lalat di wajah, maka akan muncul juga di sisi yang salah. Jika Anda membalikkan semua ini di cermin, wajah akan tampak berbeda, asing.
Bagaimana Anda masih bisa melihat diri Anda sendiri sebagaimana orang lain melihat Anda? Cermin membalikkan segalanya... Kalau begitu! Mari kita mengakalinya. Mari kita berikan padanya sebuah gambar, sudah terbalik, sudah dicerminkan. Biarkan dia membalikkannya lagi, dan semuanya akan beres.
Bagaimana cara melakukannya? Ya, dengan bantuan cermin kedua! Berdirilah di depan cermin dinding dan ambil cermin manual lainnya. Pegang pada sudut yang tajam ke dinding. Anda akan mengecoh kedua cermin: bayangan "kanan" Anda akan muncul di keduanya. Ini mudah untuk diperiksa menggunakan font. Bawalah buku dengan tulisan besar di sampulnya ke wajah Anda. Di kedua cermin tulisan itu akan terbaca dengan benar, dari kiri ke kanan.
Sekarang coba tarik jambul Anda. Saya yakin hal ini tidak akan mungkin terjadi dalam waktu dekat. Kali ini bayangan di cermin benar-benar tepat, tidak dibelokkan dari kanan ke kiri. Inilah sebabnya mengapa Anda akan membuat kesalahan. Anda terbiasa melihat bayangan cermin di cermin.
Di toko pakaian jadi dan studio menjahit ada cermin berdaun tiga, yang disebut teralis. Anda juga dapat melihat diri Anda “dari luar” di dalamnya.
Literatur:
- L. Galpershtein, Fisika Menyenangkan, M.: Sastra Anak, 1994
GAPOU "Perguruan Tinggi Politeknik Akbulak"
Rencana pembelajaran untuk disiplin ilmu: FISIKA
Pelajaran No.150
Ternak
grup tanggal
Topik pelajaran: Lensa. Rumus Lensa Tipis
Tujuan pelajaran:
Pendidikan –
` merumuskan konsep lensa, apa saja jenis lensanya;
` menunjukkan titik karakteristik utama lensa (pusat optik, sumbu optik utama, titik fokus utama lensa)
` beratnya rumus dasar lensa tipis
Perkembangan – untuk mendorong perkembangan: pemikiran, imajinasi spasial, kemampuan berkomunikasi; melanjutkan pembentukan pandangan dunia ilmiah;
Pendidikan – Mengembangkan budaya kerja mental dan pandangan dunia yang materialistis secara alami, melalui pembelajaran untuk menanamkan minat terhadap fisika sebagai ilmu.
. Jenis pelajaran:_ teoritis
Peralatan Laptop, proyektor, buku teks elektronik
ISI PELAJARAN
No Tahapan pelajaran, soal pelajaran Bentuk dan metode pengajaran Peraturan waktu
1 Tahap organisasi:
Memeriksa Kehadiran
Memeriksa kesiapan siswa untuk kelas
Memeriksa pekerjaan rumah Menetapkan kesiapan kelas untuk pelajaran. 2-3 menit.
2 Pesan tentang topik pelajaran Slide, papan tulis 2 menit.
3 Poin motivasi:
Pembenaran perlunya mempelajari topik ini untuk penguasaan fisika yang efektif
Dalam pelajaran sebelumnya, kita telah mempelajari bagaimana cahaya berperilaku dalam berbagai kondisi. Kami mempelajari hukum optik. Menurut Anda bagaimana masyarakat menggunakan undang-undang ini untuk tujuan praktis?
Melibatkan siswa dalam proses menetapkan tujuan dan sasaran pelajaran
Percakapan. Analisis aktivitas 2-3 menit
4 Memperbarui pengetahuan dasar:
Topik apa yang Anda mulai pelajari?
Hukum apa yang sudah Anda ketahui?
Merumuskan hukum kelurusan rambat cahaya.
Merumuskan hukum pemantulan cahaya.
Merumuskan hukum pembiasan cahaya. Percakapan frontal 5-7 menit.
5. Kerjakan topik pelajaran:
Apa itu lensa?Apa jenis lensa yang ada?
Penyebutan lensa pertama kali ditemukan dalam drama Yunani kuno
Aristophanes "Awan" (424 SM), dimana dengan bantuan cembung
kaca dan sinar matahari membuat api.
Lensa dari dia. linse, dari bahasa Latin lensa - lentilJenis lensa
Elemen lensa dasar
Sumbu OPTIK UTAMA adalah garis lurus yang melaluinya
pusat permukaan bola yang membatasi lensa.
PUSAT OPTIK - perpotongan sumbu optik utama dengan lensa, ditandai dengan titik O.
Sumbu optik sekunder adalah garis lurus yang melalui pusat optik.
Jika seberkas sinar jatuh pada lensa pengumpul,
sejajar dengan sumbu optik utama, lalu setelahnya
pembiasan pada lensa dikumpulkan pada satu titik F,
yang disebut fokus utama lensa.
Ada dua fokus utama; keduanya terletak pada sumbu optik utama pada jarak yang sama dari pusat optik lensa di sisi yang berlawanan.
Lensa tipis - lensa yang ketebalannya kecil dibandingkan dengan jari-jari kelengkungan permukaan bola yang membatasinya.
Rumus Lensa Tipis
Kekuatan lensa
1 dioptri adalah daya optik suatu lensa yang panjang fokusnya 1 meter.
Gambar yang dihasilkan oleh lensa
Jenis gambar
Membangun bayangan pada lensa konvergen
Legenda
F – fokus lensa
d - jarak dari benda ke lensa
f – jarak lensa ke bayangan
h – tinggi benda
H – tinggi gambar
D - Kekuatan optik lensa.
Satuan daya optik - diopter - [dtpr]
G – pembesaran lensa
Signifikansi praktis dari topik yang sedang dipelajari Bekerja dengan ICT
Buku teks elektronik 22-28 menit
6 Menyimpulkan pelajaran, mengevaluasi hasil pekerjaan Percakapan 2-3 menit
7. Pekerjaan Rumah 18.4. 331-334 hal. 1-2 menit
8. Refleksi: sejauh mana tujuan dan sasaran pembelajaran telah tercapai? Percakapan 1-2 menit
Guru: G.A.Krivosheeva
Rencana:
- Perkenalan
- 1. Sejarah
- 2 Ciri-ciri lensa sederhana
- 3 Jalur sinar pada lensa tipis
- 4 Jalur sinar dalam sistem lensa
- 5 Membangun bayangan dengan lensa konvergen tipis
- 6 Rumus Lensa Tipis
- 7 Skala gambar
- 8 Perhitungan panjang fokus dan kekuatan optik suatu lensa
- 9 Kombinasi beberapa lensa (sistem terpusat)
- 10 Kekurangan lensa sederhana
- 11
Lensa dengan sifat khusus
- 11.1 Lensa polimer organik
- 11.2 Lensa kuarsa
- 11.3 Lensa silikon
- 12 Penggunaan lensa Catatan
literatur
Perkenalan
Lensa plano-cembung
Lensa(Jerman) Linse, dari lat. lensa- miju-miju) - bagian yang terbuat dari bahan homogen yang transparan secara optik, dibatasi oleh dua permukaan bias rotasi yang dipoles, misalnya bola atau datar dan bola. Saat ini, “lensa asferis”, yang bentuk permukaannya berbeda dengan bola, semakin banyak digunakan. Bahan optik seperti kaca, kaca optik, plastik transparan optik dan bahan lainnya biasanya digunakan sebagai bahan lensa.
Lensa juga disebut perangkat dan fenomena optik lain yang menciptakan efek optik serupa tanpa ditentukan karakteristik eksternal. Misalnya:
- “Lensa” datar terbuat dari bahan dengan indeks bias variabel yang berubah tergantung jarak dari pusat
- Lensa Fresnel
- Pelat zona Fresnel menggunakan fenomena difraksi
- "lensa" udara di atmosfer - heterogenitas sifat, khususnya indeks bias (diwujudkan dalam bentuk kerlap-kerlip gambar bintang di langit malam).
- Lensa gravitasi - efek defleksi yang diamati pada jarak antargalaksi gelombang elektromagnetik benda-benda besar.
- Lensa magnetik adalah perangkat yang menggunakan medan magnet konstan untuk memfokuskan berkas partikel bermuatan (ion atau elektron) dan digunakan dalam mikroskop elektron dan ion.
- Gambaran lensa yang dibentuk oleh sistem optik atau bagian dari sistem optik. Digunakan dalam perhitungan sistem optik yang kompleks.
1. Sejarah
Penyebutan pertama tentang lensa dapat ditemukan dalam drama Yunani kuno "The Clouds" karya Aristophanes (424 SM), di mana api dihasilkan dengan menggunakan kaca cembung dan sinar matahari.
Dari karya Pliny the Elder (23 - 79) dapat disimpulkan bahwa metode menyalakan api ini juga dikenal di Kekaisaran Romawi - ini juga menjelaskan, mungkin, kasus pertama penggunaan lensa untuk mengoreksi penglihatan - diketahui bahwa Nero mengamati pertarungan gladiator melalui zamrud cekung untuk memperbaiki miopia.
Seneca (3 SM - 65) menggambarkan efek pembesar yang diberikan oleh bola kaca berisi air.
Ahli matematika Arab Alhazen (965-1038) menulis risalah penting pertama tentang optik, yang menjelaskan bagaimana lensa mata menciptakan gambar di retina. Lensa baru mulai digunakan secara luas dengan munculnya kacamata sekitar tahun 1280-an di Italia.
Gerbang Emas terlihat melalui tetesan air hujan yang berfungsi sebagai lensa.
Tumbuhan dilihat melalui lensa bikonveks
2. Ciri-ciri lensa sederhana
Tergantung pada bentuknya yang ada mengumpulkan(positif) dan penyebaran lensa (negatif). Kelompok lensa pengumpul biasanya mencakup lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari bagian tepinya, dan kelompok lensa divergen meliputi lensa yang bagian tepinya lebih tebal dari bagian tengahnya. Perlu diperhatikan bahwa hal ini hanya berlaku jika indeks bias bahan lensa lebih besar dari indeks bias bahan lensa lingkungan. Jika indeks bias lensa lebih rendah, keadaannya akan sebaliknya. Misalnya, gelembung udara di dalam air merupakan lensa divergen bikonveks.
Lensa biasanya dicirikan berdasarkan kekuatan optiknya (diukur dalam dioptri), atau panjang fokus.
Untuk membuat perangkat optik dengan aberasi optik yang terkoreksi (terutama kromatik, yang disebabkan oleh dispersi cahaya - akromat dan apokromat), sifat lain dari lensa/bahannya juga penting, misalnya indeks bias, koefisien dispersi, transmitansi bahan dalam optik yang dipilih. jangkauan.
Terkadang lensa/lensa sistem optik(refraktor) dirancang khusus untuk digunakan di lingkungan dengan indeks bias yang relatif tinggi (lihat mikroskop perendaman, cairan perendaman).
Jenis lensa:
Mengumpulkan:
1 - bikonveks
2 - datar-cembung
3 - cekung-cembung (meniskus positif)
Penyebaran:
4 - cekung ganda
5 - cekung datar
6 - cekung cembung (meniskus negatif)
Lensa cekung cembung disebut meniskus dan dapat bersifat kolektif (menebal ke arah tengah), menyebar (menebal ke arah tepi) atau teleskopik (panjang fokus tidak terhingga). Jadi, misalnya, lensa kacamata untuk miopia, pada umumnya, adalah meniskus negatif.
Berlawanan dengan kesalahpahaman umum, kekuatan optik meniskus dengan jari-jari yang sama bukanlah nol, tetapi positif, dan bergantung pada indeks bias kaca dan ketebalan lensa. Meniskus yang pusat kelengkungannya terletak pada satu titik disebut lensa konsentris (daya optik selalu negatif).
Ciri khas lensa pengumpul adalah kemampuannya mengumpulkan sinar yang datang pada permukaannya pada satu titik yang terletak di sisi lain lensa.
Elemen utama lensa: NN - sumbu optik - garis lurus yang melalui pusat permukaan bola yang membatasi lensa; O - pusat optik - titik untuk lensa bikonveks atau bikonkaf (dengan jari-jari permukaan yang sama) terletak pada sumbu optik di dalam lensa (di tengahnya).
Catatan. Jalur sinar ditampilkan seperti pada lensa ideal (tipis), tanpa menunjukkan pembiasan pada antarmuka sebenarnya. Selain itu, gambar lensa bikonveks yang agak berlebihan juga ditampilkan
Jika suatu titik bercahaya S diletakkan pada jarak tertentu di depan lensa pengumpul, maka seberkas cahaya yang diarahkan sepanjang sumbu akan melewati lensa tanpa dibiaskan, dan sinar yang tidak melalui pusat akan dibiaskan ke arah lensa. sumbu optik dan berpotongan di suatu titik F, yang mana dan akan menjadi bayangan titik S. Titik ini disebut fokus konjugasi, atau sederhananya fokus.
Jika cahaya mengenai lensa dari sumber yang sangat jauh, yang sinarnya dapat direpresentasikan sebagai datang dalam berkas paralel, maka ketika keluar dari lensa, sinar tersebut akan dibiaskan pada sudut yang lebih besar dan titik F akan bergerak pada sumbu optik lebih dekat ke lensa. lensa. Pada kondisi tersebut titik potong sinar yang keluar dari lensa disebut fokus F', dan jarak pusat lensa ke fokus adalah panjang fokus.
Sinar yang datang pada lensa divergen akan dibiaskan ke arah tepi lensa saat keluar, yaitu dihamburkan. Jika sinar-sinar tersebut diteruskan berlawanan arah seperti pada gambar dengan garis putus-putus, maka sinar-sinar tersebut akan bertemu di satu titik F, yaitu fokus lensa ini. Trik ini akan berhasil imajiner.
Fokus imajiner lensa divergen
Apa yang telah dikatakan tentang fokus pada sumbu optik juga berlaku untuk kasus-kasus ketika bayangan suatu titik berada pada garis miring yang melalui pusat lensa dengan sudut terhadap sumbu optik. Bidang yang tegak lurus sumbu optik yang terletak pada titik fokus lensa disebut bidang fokus.
Lensa kolektif dapat diarahkan ke suatu objek dari kedua sisi, sehingga sinar yang melewati lensa dapat dikumpulkan dari satu sisi dan sisi lainnya. Jadi, lensa memiliki dua fokus - depan Dan belakang. Mereka terletak pada sumbu optik di kedua sisi lensa pada panjang fokus dari titik utama lensa.
3. Jalur sinar pada lensa tipis
Lensa yang ketebalannya diasumsikan nol disebut “tipis” dalam optik. Untuk lensa seperti itu, mereka tidak menunjukkan dua bidang utama, tetapi satu bidang di mana bagian depan dan belakang tampak menyatu.
Mari kita perhatikan konstruksi jalur berkas dengan arah sewenang-wenang dalam lensa pengumpul tipis. Untuk melakukan ini, kami menggunakan dua properti lensa tipis:
- Sinar yang melewati pusat optik lensa tidak mengubah arahnya;
- Sinar sejajar yang melewati lensa bertemu pada bidang fokus.
Mari kita perhatikan sinar SA dengan arah sembarang yang datang pada lensa di titik A. Mari kita buat garis rambatnya setelah pembiasan pada lensa. Untuk melakukan ini, kita membuat sinar OB sejajar dengan SA dan melewati pusat optik O lensa. Menurut sifat pertama lensa, sinar OB tidak akan berubah arah dan akan memotong bidang fokus di titik B. Menurut sifat kedua lensa, sinar sejajar SA setelah pembiasan harus memotong bidang fokus pada titik yang sama. titik. Jadi, setelah melewati lensa, sinar SA akan mengikuti lintasan AB.
Balok lain, seperti balok SPQ, dapat dibuat dengan cara serupa.
Mari kita nyatakan jarak SO dari lensa ke sumber cahaya dengan u, jarak OD dari lensa ke titik fokus sinar dengan v, dan panjang fokus OF dengan f. Mari kita turunkan rumus yang menghubungkan besaran-besaran ini.
Pertimbangkan dua pasang segitiga sebangun: 1) SOA dan OFB; 2) DOA dan DFB. Mari kita tuliskan proporsinya
Membagi proporsi pertama dengan proporsi kedua, kita mendapatkan
Setelah membagi kedua ruas persamaan dengan v dan menyusun ulang suku-sukunya, kita sampai pada rumus akhir
dimana adalah panjang fokus lensa tipis.
4. Jalur sinar pada sistem lensa
Jalur sinar dalam sistem lensa dibuat menggunakan metode yang sama seperti pada lensa tunggal.
Pertimbangkan sistem dua lensa, salah satunya memiliki panjang fokus OF, dan yang kedua O 2 F 2. Kita buat jalur SAB untuk lensa pertama dan lanjutkan ruas AB hingga memasuki lensa kedua di titik C.
Dari titik O 2 kita buatlah sinar O 2 E yang sejajar dengan AB. Ketika memotong bidang fokus lensa kedua, sinar ini akan menghasilkan titik E. Menurut sifat kedua lensa tipis, sinar AB setelah melewati lensa kedua akan mengikuti lintasan BE. Perpotongan garis ini dengan sumbu optik lensa kedua akan menghasilkan titik D, dimana semua sinar yang muncul dari sumber S dan melewati kedua lensa akan terfokus.
5. Membangun bayangan dengan lensa pengumpul tipis
Saat menyajikan karakteristik lensa, prinsip konstruksi gambar dipertimbangkan titik bercahaya pada fokus lensa. Sinar yang datang pada lensa dari kiri melewati fokus belakangnya, dan sinar yang datang dari kanan melewati fokus depannya. Perlu diperhatikan bahwa pada lensa divergen, sebaliknya, fokus belakang terletak di depan lensa, dan fokus depan berada di belakang.
Konstruksi bayangan benda dengan bentuk dan ukuran tertentu oleh lensa diperoleh sebagai berikut: misalkan garis AB melambangkan suatu benda yang terletak pada jarak tertentu dari lensa, jauh melebihi panjang fokusnya. Dari setiap titik suatu benda, sejumlah sinar yang tak terhitung banyaknya akan melewati lensa, yang, untuk lebih jelasnya, gambar tersebut secara skematis menunjukkan arah hanya tiga sinar.
Tiga sinar datang dari titik A akan melewati lensa dan berpotongan pada titik hilang masing-masing di A 1 B 1 membentuk suatu bayangan. Gambar yang dihasilkan adalah sah Dan terbalik.
DI DALAM pada kasus ini gambar diperoleh pada fokus konjugasi pada bidang fokus tertentu FF, agak jauh dari bidang fokus utama F'F', sejajar dengannya melalui fokus utama.
Jika suatu benda berada pada jarak tak terhingga dari lensa, maka bayangannya diperoleh pada fokus belakang lensa F' sah, terbalik Dan berkurang sampai terlihat seperti sebuah titik.
Jika suatu benda terletak dekat lensa dan jaraknya melebihi dua kali panjang fokus lensa, maka bayangan benda tersebut adalah sah, terbalik Dan berkurang dan akan ditempatkan di belakang fokus utama di segmen antara fokus utama dan panjang fokus ganda.
Jika suatu benda diletakkan pada jarak dua kali fokus lensa, maka bayangan yang dihasilkan berada di sisi lain lensa yang jarak fokusnya dua kali lipat. Gambar diperoleh sah, terbalik Dan ukurannya sama subjek.
Jika suatu benda diletakkan di antara fokus depan dan jarak fokus ganda, maka bayangan yang diperoleh di belakang fokus ganda akan menjadi sah, terbalik Dan diperbesar.
Jika benda berada pada bidang fokus utama depan lensa, maka sinar-sinar yang melewati lensa akan sejajar, dan bayangan hanya dapat diperoleh pada jarak tak terhingga.
Jika suatu benda diletakkan pada jarak yang kurang dari panjang fokus utama, maka sinar-sinar akan keluar dari lensa dalam sinar divergen, tanpa berpotongan dimanapun. Gambarnya kemudian imajiner, langsung Dan diperbesar, yaitu dalam hal ini lensa bekerja seperti kaca pembesar.
Sangat mudah untuk memperhatikan bahwa ketika suatu benda mendekati fokus depan lensa dari jarak tak terhingga, bayangan menjauh dari fokus belakang dan, ketika benda mencapai bidang fokus depan, ia muncul pada jarak tak terhingga darinya.
Pola ini punya sangat penting dalam praktek berbagai jenis Oleh karena itu, untuk menentukan hubungan antara jarak benda ke lensa dan jarak lensa ke bidang bayangan, perlu diketahui dasar-dasarnya. rumus lensa.
6. Formula Lensa Tipis
Jarak titik benda ke pusat lensa dan jarak bayangan ke pusat lensa disebut panjang fokus konjugasi.
Besaran-besaran ini saling bergantung dan ditentukan oleh rumus yang disebut formula lensa tipis(ditemukan oleh Isaac Barrow):
dimana jarak lensa ke benda; - jarak dari lensa ke gambar; - panjang fokus utama lensa. Dalam kasus lensa tebal, rumusnya tetap tidak berubah, satu-satunya perbedaan adalah bahwa jarak diukur bukan dari pusat lensa, tetapi dari bidang utama.
Untuk mencari besaran yang tidak diketahui dengan dua besaran yang diketahui, gunakan persamaan berikut:
Perlu diperhatikan tanda-tanda besaran kamu , ay , F dipilih berdasarkan pertimbangan berikut - untuk bayangan nyata dari benda nyata dalam lensa konvergen - semua besaran ini positif. Jika bayangannya imajiner, maka jarak ke benda itu dianggap negatif; jika benda itu imajiner, jarak ke benda itu negatif; jika lensanya divergen, maka panjang fokusnya negatif.
Gambar huruf hitam melalui lensa cembung tipis dengan panjang fokus f (ditampilkan dalam warna merah). Yang diperlihatkan adalah sinar untuk huruf E, I, dan K (masing-masing berwarna biru, hijau, dan oranye). Dimensi bayangan nyata dan bayangan terbalik E (2f) adalah sama. Gambar I (f) - pada tak terhingga. K (pada f/2) mempunyai ukuran dua kali lipat bayangan maya dan bayangan langsung
7. Skala gambar
Skala bayangan () adalah perbandingan dimensi linier bayangan dengan dimensi linier benda yang bersesuaian. Hubungan ini secara tidak langsung dapat dinyatakan dengan pecahan , dimana adalah jarak lensa ke bayangan; - jarak lensa ke benda.
Disini terdapat faktor reduksi, yaitu suatu bilangan yang menunjukkan berapa kali dimensi linier suatu benda lebih kecil dari dimensi linier sebenarnya suatu benda.
Dalam praktik penghitungan, akan lebih mudah untuk menyatakan hubungan ini dalam nilai atau , di mana adalah panjang fokus lensa.
8. Perhitungan panjang fokus dan kekuatan optik lensa
Nilai panjang fokus suatu lensa dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
, Di manaIndeks bias bahan lensa,
Jarak antara permukaan bola lensa sepanjang sumbu optik, disebut juga ketebalan lensa, dan tanda jari-jari dianggap positif jika pusat permukaan bola terletak di sebelah kanan lensa dan negatif jika di sebelah kiri. Jika relatif kecil dibandingkan dengan panjang fokusnya, maka lensa seperti itu disebut tipis, dan panjang fokusnya dapat dicari sebagai:
dimana R>0 jika pusat kelengkungan berada di sebelah kanan sumbu optik utama; 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)
(Rumus ini juga disebut formula lensa tipis.) Panjang fokus positif untuk lensa konvergen, dan negatif untuk lensa divergen. Besarannya disebut kekuatan optik lensa. Kekuatan optik lensa diukur dalam dioptri, yang satuannya adalah M −1 .
Rumus-rumus ini dapat diperoleh dengan mempertimbangkan secara cermat proses pembuatan bayangan dalam lensa menggunakan hukum Snell, jika kita beralih dari rumus trigonometri umum ke pendekatan paraksial.
Lensanya simetris, yaitu memiliki panjang fokus yang sama terlepas dari arah cahaya - kiri atau kanan, namun tidak berlaku untuk karakteristik lain, misalnya aberasi, yang besarnya bergantung pada sisi mana. lensa menghadap cahaya.
9. Kombinasi beberapa lensa (sistem terpusat)
Lensa dapat digabungkan satu sama lain untuk membangun sistem optik yang kompleks. Kekuatan optik suatu sistem dua lensa dapat ditemukan sebagai jumlah sederhana dari kekuatan optik masing-masing lensa (dengan asumsi bahwa kedua lensa dapat dianggap tipis dan letaknya berdekatan satu sama lain pada sumbu yang sama):
.Jika lensa ditempatkan pada jarak tertentu satu sama lain dan sumbunya bertepatan (sistem dengan jumlah lensa yang berubah-ubah dengan sifat ini disebut sistem terpusat), maka daya optik totalnya dapat ditemukan dengan tingkat akurasi yang cukup dari ekspresi berikut:
,dimana adalah jarak antara bidang utama lensa.
10. Kekurangan lensa sederhana
Peralatan fotografi modern sangat menuntut kualitas gambar.
Gambar yang dihasilkan oleh lensa sederhana, karena sejumlah kekurangannya, tidak memenuhi persyaratan ini. Penghapusan sebagian besar kekurangan dicapai dengan pemilihan sejumlah lensa yang tepat ke dalam sistem optik terpusat - sebuah lensa. Gambar yang diperoleh dengan lensa sederhana memiliki berbagai kelemahan. Kerugian dari sistem optik disebut penyimpangan, yang dibagi menjadi beberapa jenis berikut:
- Penyimpangan geometris
- Penyimpangan bola;
- Koma;
- Astigmatisme;
- Distorsi;
- kelengkungan bidang gambar;
- Penyimpangan kromatik;
- Penyimpangan difraksi (penyimpangan ini disebabkan oleh elemen lain dari sistem optik dan tidak ada hubungannya dengan lensa itu sendiri).
11. Lensa dengan sifat khusus
11.1. Lensa polimer organik
Polimer memungkinkan pembuatan lensa asferis yang murah menggunakan pengecoran.
Lensa kontak
Di bidang oftalmologi telah dikembangkan lensa kontak lunak. Produksinya didasarkan pada penggunaan bahan yang bersifat bifasik, menggabungkan fragmen organosilikon atau silikon polimer organosilikon dan polimer hidrogel hidrofilik. Pekerjaan selama lebih dari 20 tahun mengarah pada penciptaan lensa hidrogel silikon di akhir tahun 90an, yang berkat kombinasi sifat hidrofilik dan permeabilitas oksigen yang tinggi, dapat digunakan terus menerus selama 30 hari sepanjang waktu.
11.2. Lensa kuarsa
Kaca kuarsa adalah silika murni yang dilebur kembali dengan sedikit penambahan Al 2 O 3, CaO dan MgO (sekitar 0,01%). Hal ini ditandai dengan ketahanan panas yang tinggi dan kelembaman terhadap banyak bahan kimia kecuali asam fluorida.
Kaca kuarsa transparan mentransmisikan sinar ultraviolet dan cahaya tampak dengan baik.
11.3. Lensa silikon
Silikon menggabungkan dispersi ultra-tinggi dengan nilai indeks bias absolut tertinggi n=3,4 dalam rentang IR dan opasitas lengkap dalam rentang spektrum tampak.
Selain itu, sifat silikon dan teknologi pemrosesan terkinilah yang memungkinkan terciptanya lensa untuk rentang gelombang elektromagnetik sinar-X.
12. Penggunaan lensa
Lensa adalah elemen optik universal pada sebagian besar sistem optik.
Penggunaan lensa secara tradisional adalah teropong, teleskop, pemandangan optik, teodolit, mikroskop, serta peralatan fotografi dan video. Lensa konvergen tunggal digunakan sebagai kaca pembesar.
Bidang penerapan lensa penting lainnya adalah oftalmologi, di mana tanpanya tidak mungkin memperbaiki cacat penglihatan - miopia, rabun dekat, akomodasi yang tidak tepat, astigmatisme, dan penyakit lainnya. Lensa digunakan pada perangkat seperti kacamata dan lensa kontak.
Dalam astronomi radio dan radar, lensa dielektrik sering digunakan untuk mengumpulkan fluks gelombang radio ke antena penerima atau memfokuskannya pada target.
Dalam desain bom nuklir plutonium, sistem lensa yang terbuat dari bahan peledak dengan kecepatan detonasi berbeda (yaitu, dengan indeks bias berbeda) digunakan untuk mengubah gelombang kejut divergen berbentuk bola dari sumber titik (detonator) menjadi gelombang kejut berbentuk bola yang konvergen.
Catatan
- Sains di Siberia - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
- lensa silikon untuk rentang IR - www.optotl.ru/mat/Si#2
Abstrak ini berdasarkan artikel dari Wikipedia bahasa Rusia. Sinkronisasi selesai 09/07/11 20:53:22
Abstrak terkait: Lensa Fresnel, Lensa Luneberg, Lensa Billet, Lensa Elektromagnetik, Lensa Quadrupole, Lensa Asferis.
