SOCZEWKA FRESNELA

W poprzedniej sekcji ustaliliśmy, że do oświetlenia naszego panelu LCD potrzebujemy soczewki Fresnela, zwanej także „Fresnelem”. Soczewka nosi nazwę na cześć jej wynalazcy, francuskiego fizyka Augustina Jeana Fresnela. Pierwotnie używany w latarniach morskich. Główną właściwością fresnela jest to, że jest lekki, płaski i cienki, a jednocześnie ma wszystkie właściwości zwykłej soczewki. Fresnel składa się z koncentrycznych rowków o trójkątnym profilu. Skok rowków jest porównywalny z wysokością ich profilu. Okazuje się zatem, że każdy rowek jest jakby częścią zwykłej soczewki.

Należy zauważyć, że projektor wykorzystuje parę zamiast jednego fresnela. Jeśli natkniesz się na fresnela z rzutnika, zwróć uwagę, że jest on gładki po obu stronach, tj. w rzeczywistości składa się z dwóch fresneli, których żebrowane powierzchnie są skierowane do siebie i są sklejone na obwodzie.

Po co używać dwóch fresneli i czy można sobie poradzić z jednym?

Spójrz na schemat i wszystko stanie się jasne.

Jeśli używasz tylko jednego fresnela, lampa musi być ustawiona mniej więcej dwukrotnie. Promienie lampy będą również zbiegać się przy mniej więcej podwójnym ogniskowaniu. Minimalna ogniskowa dostępnych fresneli to 220 mm. Oznacza to, że konstrukcja będzie musiała zostać znacznie rozbudowana. Ale najważniejsze jest to, że przy takiej odległości od lampy do fresnela efektywny kąt bryłowy lampy okazuje się bardzo mały.

Stosując 2 fresnele, można wyeliminować obie wady. Źródło światła znajduje się nieco bliżej ogniskowej lewego Fresnela i tworzy „urojone” źródło poza podwójną ogniskową prawego Fresnela. Po przejściu prawego Fresnela promienie zbiegną się pomiędzy ogniskiem a podwójnym ogniskiem.

Wróćmy do naszej konstrukcji optycznej z poprzedniego rozdziału (chodzi nam o to, że mamy dwa fresnele, choć jeden jest narysowany):

Pamiętasz, jak mówiłem, że ten diagram jest uproszczony? Gdyby wszystko było tak, jak zostało narysowane, obiektyw nie byłby nam potrzebny. Każdy promień ze źródła światła przechodziłby przez pojedynczy punkt Fresnela, następnie przez pojedynczy punkt na matrycy i leciał dalej, aż trafił na ekran i utworzył na nim punkt o pożądanym kolorze. Dla źródła punktowego i idealnej macierzy byłoby to prawdą. Dodajmy teraz realizm - źródło niepunktowe.

Z uwagi na to, że jako źródło światła wykorzystujemy lampę, tj. świetlistego ciała o dość określonych, skończonych wymiarach, rzeczywisty schemat przejścia promieni będzie wyglądał następująco:

I etap budowy - lewy fresnel tworzy „wirtualny obraz” łuku elektrycznego lampy. Potrzebujemy go do prawidłowego skonstruowania ścieżki promieni przez prawy fresnel.

II etap konstrukcji - zapominamy o obecności lewej soczewki i konstruujemy drogę promienia dla prawej soczewki tak, jakby „wyimaginowany” obraz był rzeczywisty.

Etap 3 - odrzuć wszystko, co niepotrzebne i połącz oba schematy.

Nietrudno się domyślić, że to właśnie w miejscu powstawania obrazu łuku lampy należy zamontować soczewkę. Obraz łuku w tym przypadku niesie ze sobą informację o kolorze każdego piksela matrycy, przez którą przeszło światło (nie pokazano na rysunku).

Jaką ogniskową powinien mieć fresnel?

Fresnel skierowany w stronę lampy jest ustawiany tak krótko, jak to możliwe, aby uzyskać większy kąt pokrycia. Ogniskowa drugiego fresnela powinna być o 10-50% większa od ogniskowej soczewki (odległość fresnela od matrycy wynosi 1-2 cm, sama matryca znajduje się pomiędzy ogniskiem a podwójnym ogniskiem soczewki, w zależności od na odległość obiektywu od ekranu). Tak naprawdę najpopularniejsze fresnele na rynku to te z 2 ogniskowymi: 220 mm i 330 mm.

Wybierając ogniskową fresneli, należy zwrócić uwagę na fakt, że w przeciwieństwie do konwencjonalnych soczewek, fresnele są kapryśne pod względem kąta padania światła. Wyjaśnię to za pomocą dwóch diagramów:

Sztuczka polega na tym, że promienie padające na pofałdowaną powierzchnię Fresnela muszą być równoległe do osi optycznej (lub mieć od niej minimalne odchylenie). W przeciwnym razie promienie te „odlatują”. Na lewym schemacie źródło światła znajduje się w przybliżeniu w ognisku lewej soczewki, więc promienie między soczewkami biegną prawie równolegle do osi optycznej i ostatecznie zbiegają się w przybliżeniu w ognisku drugiej soczewki. Na prawym diagramie źródło światła znajduje się znacznie bliżej ogniskowej, dlatego część promieni pada na niepracujące powierzchnie prawej soczewki. Efekt ten jest tym większy, im więcej dłuższy dystans od ogniska do źródła i im większa średnica obiektywu.

1. Soczewki należy układać bokami rowkowanymi do siebie, a nie odwrotnie.

2. Wskazane jest umieszczenie źródła światła jak najbliżej ogniska pierwszej soczewki, a co za tym idzie:

3. Możliwość przesuwania źródła światła w celu dostosowania punktu, w którym wiązka zbiega się w obiektyw, jest ograniczona do zaledwie kilku centymetrów, w przeciwnym razie obraz straci jasność na krawędziach i pojawi się mora.

Jakiej wielkości powinny być fresnele?

Z jakiego materiału powinien być wykonany fresnel?

Najbardziej dostępne obecnie fresnele wykonane są z akrylu optycznego (innymi słowy plexi). Mają doskonałą przezroczystość i są lekko elastyczne. Dla naszych celów to wystarczy, biorąc pod uwagę, że jakość fresneli NIE MA CAŁKOWICIE ŻADNEGO WPŁYWU na ostrość i geometrię obrazu (jedynie na jasność).

Jak sobie radzić z fresnelami?

1. Unikaj pozostawiania odcisków palców na rowkowanej stronie fresnela. Przed jakąkolwiek operacją na Fresnelu dokładnie umyj ręce mydłem. Fresnele najlepiej owinąć folią do pakowania żywności od momentu zakupu aż do zakończenia doświadczeń.

2. Jeśli na rowkowanej stronie pojawią się odciski palców, NIE próbuj ich usuwać. Żadne detergenty (w tym płyny do szyb na bazie amoniaku) nie pomagają, bo... nie wnikaj wystarczająco głęboko. Jednocześnie zewnętrzne żeberka rowków są lekko zaokrąglone, a cząsteczki użytej do wycierania serwetki/waty zatykają się pomiędzy rowkami. W rezultacie fresnel zaczyna rozpraszać promienie. Lepiej zostawić to z odciskami palców. Możesz przetrzeć gładką stronę, ale tylko wtedy, gdy jesteś tego pewien detergent nie spadnie na rowkowaną stronę.

3. Podążaj warunki temperaturowe. Nie pozwól, aby fresnel nagrzał się powyżej 70 stopni. Przy 90 stopniach soczewki zaczynają się unosić, a wiązka światła traci swój kształt. Osobiście zniszczyłem przez to jeden komplet soczewek. Aby kontrolować temperaturę, użyj testera termopary. Sprzedawane w każdym sklepie radiowym.

OBIEKTYW

Myślę, że rozumiesz, czym jest soczewka i dlaczego jest potrzebna. Najważniejsze jest, aby wybrać go poprawnie, a po wybraniu znaleźć miejsce zakupu :) Aby wybrać, musimy znać 4 główne cechy:

Liczba soczewek

W zasadzie pojedyncza soczewka, na przykład szkło powiększające, może służyć jako soczewka. Jednak im dalej od środka obrazu, tym gorsza będzie jego jakość. Pojawią się zniekształcenia sferyczne (aberracje), aberracje chromatyczne (z powodu różnych kątów załamania promieni o różnych długościach fal biała kropka zamienia się na przykład w kawałek tęczy), utrata ostrości. Dlatego, aby osiągnąć maksymalną jakość obrazu, stosuje się soczewki achromatyczne składające się z 3 lub więcej soczewek. Stosowano je w epidiaskopach, starych aparatach fotograficznych, sprzęcie do fotografii lotniczej itp. Projektory sufitowe również wykorzystują obiektywy z trzema obiektywami, ale te modele projektorów są droższe niż modele z obiektywami z jednym obiektywem.

Ogniskowa

Ogniskowa obiektywu określa, w jakiej odległości od pierwotnego obiektu (matrycy) należy go umieścić i jaką wielkość obrazu uzyskamy na ekranie. Im dłuższa ogniskowa, tym mniejszy rozmiar ekranu, tym dalej od ekranu można umieścić projektor i tym dłuższy jest korpus projektora. I odwrotnie.

Kąt widzenia

Pokazuje, jak duży obraz źródłowy może uchwycić obiektyw przy zachowaniu akceptowalnej jasności, ostrości (rozdzielczości) itp. „Akceptowalne” to koncepcja elastyczna. Jeśli dla zdjęcia lotniczego w paszporcie jest podany kąt widzenia np. 30 stopni, to może to oznaczać, że faktycznie obejmie 50 stopni, ale ostrość na brzegach nie jest już odpowiednia do zdjęć lotniczych, ale do naszego projektora , gdzie nie jest wymagana wysoka rozdzielczość, jest całkiem odpowiednia.

Przysłona i apertura względna

Apertura względna to najprościej mówiąc stosunek średnicy obiektywu do jego ogniskowej. Jest on podawany jako ułamek, na przykład 1:5,6, gdzie 5,6 to „liczba przysłony”. Jeśli mamy obiektyw o średnicy wewnętrznej 60 mm i ogniskowej 320 mm, jego apertura względna wyniesie 1:5,3. Im większa apertura (mniejsza liczba f), tym większa apertura obiektywu – zdolność do przekazywania jasności obiektu – i zazwyczaj gorsza ostrość/rozdzielczość.

Jaki powinien być otwór względny?

Aperturę względną można znaleźć, znając średnicę obiektywu i ogniskową. W odniesieniu do naszej konstrukcji optycznej można powiedzieć, że średnica soczewek obiektywowych musi być nie mniejsza niż wielkość obrazu łuku lampy utworzonego przez fresnele. W przeciwnym razie część światła lampy zostanie utracona.

Nadszedł czas na jeszcze jedno wyjaśnienie naszej konstrukcji optycznej.

Jest oczywiste, że matryca rozprasza przechodzące przez nią promienie. Te. Każdy promień padający na matrycę wychodzi z niej w postaci wiązki promieni o różnych odchyleniach kątowych. W rezultacie obraz łuku lampy w płaszczyźnie soczewki okazuje się „rozmazany” i powiększa się, ale nadal niesie informację o kolorach pikseli matrycy.

Naszym zadaniem jest całkowite uchwycenie za pomocą obiektywu tego „rozmytego obrazu łuku”.

Stąd wniosek: apertura względna obiektywu powinna być taka, aby zebrać obraz lampy i nic więcej.

Jaka powinna być ogniskowa i kąt widzenia?

Parametry te określane są przez wielkość obrazu źródłowego (matrycy), odległość obiektywu od ekranu oraz wielkość pożądanego obrazu na ekranie.

Soczewka F=L*(d/(d+D)), gdzie

L-odległość do ekranu

d-przekątna macierzy

Przekątna ekranu typu D

Oto kalkulator do obliczeń (zaczerpnięty z www.opsci.com, nieco dostosowany i przetłumaczony na zrozumiały język)

Obiecałem, że zacznę mówić o instrumentach studyjnych i zacznę od soczewki Fresnela. Raczej nie znajdziesz go w zwykłym studiu fotograficznym do wynajęcia. Po pierwsze, jest dość drogi, a po drugie, większość osób przyjeżdżających do takich studiów nie ma zielonego pojęcia o soczewce Fresnela.
I błędny pomysł: „Jeśli nie wiesz, do czego tego potrzebujesz, to nie potrzebujesz tego” spełnia swoje zadanie. Czasem po prostu trzeba spróbować.

po lewej: soczewka Fresnela, po prawej: zwykła soczewka

Tak więc soczewka Fresnela początkowo spełniała dwie funkcje:

1) zmniejszono wagę obiektywu, ponieważ jeśli soczewka jest wykonana w standardowym kształcie, wówczas na przykład soczewka do latarni morskiej może ważyć kilka ton.

2) zebrał całe światło w wiązkę, zachowując miękkie granice wiązki światła. Używano tego również w latarniach morskich, ponieważ pozwalało to na bardzo jasne świecenie światła.

Następnie obie te właściwości z powodzeniem wykorzystało kino, w tym Hollywood. A ponieważ Hollywood zasłynęło na całym świecie dzięki swoim filmom, świat zaczęto nazywać „Hollywood”.

Ilustracja z książki „Portrety Hollywood”. Swoją drogą bardzo przydatna książka. Opisuje ideologię pracy ze źródłami wyposażonymi w soczewki Fresnela (link na końcu artykułu). Zwyczajowo nazywa się je również plamami, ponieważ... dają plamę.

Praca z jasnymi plamami jest praca profesjonalna fotograf Plamy o delikatnie zacienionych brzegach płynnie przechodzą w siebie, pozwalając zachować naturalność wzoru światła i cienia.

są dwie plamy światła: pomarańczowa i niebieska, które delikatnie przenikają się w siebie, niemal nie gasnąc

na zdjęciu: w tle 11 plamek układających się w literę P (najprawdopodobniej firmy Paramount). Jest to możliwe tylko w dużych studiach filmowych.

Urządzenia zapewniające światło ciągłe istnieją od początku XX wieku, ale co z błyskami? Przecież ciągłe światło wymaga długiego naświetlania, bardzo się nagrzewa i jest niewygodne w pracy z kolorowymi żelami, bo... spadki mocy.

Lampy błyskowe nie mają takich wad i wielu poważnych producentów wypuściło własne wersje urządzeń punktowych. Na przykład mój ukochany Bronkolor Istnieją już dwa takie urządzenia.

Broncolor Pulsospot 4

i główne urządzenie z soczewką Fresnela...

Broncolor Flooter

Konstrukcja tych urządzeń nie zmienia się od stulecia i jest dość prosta.

Wewnątrz urządzenia Broncolor Pulsospot 4 dwie lampy: lampa błyskowa i lampa halogenowa modelująca. Za lampami znajduje się paraboliczny metalowy odbłyśnik, a same lampy umieszczono na szynach i można je przesuwać bliżej lub dalej od soczewki Fresnela. Wchodząc głębiej w korpus urządzenia, otrzymujemy plamkę o mniejszej średnicy i odwrotnie. To wszystko. Nie ma nic innego jak tylko wentylator.
Kąt stożka świecenia od 15 do 40 stopni.

Soczewka Fresnela

Broncolor Flooter— jest to zazwyczaj nasadka do standardowej głowicy latarki. Jego zaletą jest większa soczewka Fresnela, co pozwala na uzyskanie większej plamki. Umożliwia także użycie lamp HMI(światło stałe, metalowa lampa halogenowa).
Kąt stożka świecenia od 15 do 70 stopni.

Cena pierwszego i drugiego urządzenia to około 5000 dolarów (urządzenia nie działają autonomicznie, należy je podłączyć do generatora studyjnego).

Światło jest miękkie i bardzo łatwe do kontrolowania. A urządzenie jest kompaktowe. To sprawia, że ​​praca z nim jest podwójnie przyjemna. Jeszcze nie fotografowałem nim modeli, bo niedawno go dostałem.

Szkoda, że ​​na razie mam tylko jeden i nie uda mi się zrobić zdjęcia w całości oświetlonego plamami światła z takich urządzeń, imitującymi światło Hollywood. Ale możesz ustawić światło z miejsca jako główne, a w niektórych miejscach je oświetlić, powiedzmy, za pomocą kosmetyczki i miękkiego dyfuzora, z grubsza symulując plamę.

Oto taki prosty studyjny „wgląd” i już niedługo, mam nadzieję, uzupełnię artykuł zdjęciami modelek.

Książka Portrety z Hollywood Gorąco polecam przeczytać. Istnieją również schematy oświetlenia. Link do niego znajduje się poniżej.

Zdjęcia przy użyciu lamp z soczewkami Fresnela, dzięki uprzejmości Vadima (Blitzphoto)

Portret kobiety
Obwód: rysunek 650 W, tło 650 W, wypełnienie 650 W przez parasol, tło 300 W. Aparat Sony a7, wszędzie różne obiektywy - SMS Pentax-M 75-150/4, SMS Pentax-M 100/2.8, SMS Pentax-A 135/2.8. Czułość 1000 jednostek, czas otwarcia migawki wahał się w okolicach 1/160, 5,6.
Retusz - wtyczka do portretów

Portret mężczyzny
Nie było żadnego retuszu - dzięki temu wyraźnie widać, jak maluje się reflektor kierunkowy. Aparat to znowu Sony a7, wszędzie optyka SMS Pentax-M 75-150/4, przysłona 5,6, czas otwarcia migawki 1/125, czułość 500 jednostek. Schemat oświetlenia jest podobny do poprzedniego zdjęcia, z pewnym wyjątkiem - na dwóch zdjęciach wprowadzono na scenę inną lampę, 300-watową lampę Fresnel. Na zdjęciu 02 on i podobna do niego osoba świecą w tle, a na zdjęciu 04 rozświetla swoje dłonie.

Soczewka Fresnela

Tworzenie równoległej wiązki światła przez soczewkę Fresnela (umieszczoną w środku).

Soczewka Fresnela- złożona soczewka zespolona. Nie składa się z pojedynczego wypolerowanego kawałka szkła o powierzchniach kulistych lub innych (jak w konwencjonalnych soczewkach), ale z oddzielnych, sąsiadujących ze sobą koncentrycznych pierścieni o małej grubości, które w przekroju poprzecznym mają kształt pryzmatów o specjalnym profilu. Zaproponowany przez Augustina Fresnela.

Taka konstrukcja zapewnia, że ​​soczewka Fresnela ma małą grubość (a tym samym wagę) nawet przy dużej aperturze kątowej. Odcinki pierścieni soczewki są tak skonstruowane, że aberracja sferyczna soczewki Fresnela jest niewielka, a promienie z punktowego źródła umieszczonego w ognisku soczewki po załamaniu w pierścieniach wychodzą prawie belka równoległa(w pierścieniowych soczewkach Fresnela).

Soczewki Fresnela są okólnik I talia. Pierścieniowe kierują strumień światła w dowolnym kierunku. Soczewki pasowe wysyłają światło ze źródła we wszystkich kierunkach w określonej płaszczyźnie.

Średnica soczewki Fresnela może wynosić od kilku centymetrów do kilku metrów.

Aplikacja

Zobacz także

Notatki

Fundacja Wikimedia.

2010.

Zobacz, co oznacza „soczewka Fresnela” w innych słownikach: Soczewka Fresnela - soczewka schodkowa - [L.G. Sumenko. Angielsko-rosyjski słownik technologii informatycznych. M.: Przedsiębiorstwo Państwowe TsNIIS, 2003.] Tematyka Technologia informacyjna ogólnie Synonimy soczewka schodkowa EN soczewka Fresnela ...

Przewodnik tłumacza technicznego

Złożona soczewka kompozytowa stosowana w latarniach morskich i sygnalizacyjnych. Zaproponowany przez OJ Fresnela. Nie składa się z pojedynczego wypolerowanego kawałka szkła o kulistym kształcie. lub innych powierzchni, takich jak zwykłe soczewki i z działu. sąsiadujące ze sobą koncentryczne... Encyklopedia fizyczna

FRESNEL- (1) dyfrakcja (patrz) sferycznej fali świetlnej, biorąc pod uwagę, że nie można pominąć krzywizny powierzchni fal padających i ugiętych (lub tylko ugiętych). W środku obrazu dyfrakcyjnego okrągłego, nieprzezroczystego dysku zawsze znajduje się... ... Wielka encyklopedia politechniczna

Przekroje, na które podzielona jest powierzchnia czoła fali świetlnej, aby uprościć obliczenia przy wyznaczaniu amplitudy fali w danym punkcie przestrzeni. Metoda F. z. stosowany przy rozważaniu problemów dyfrakcji fal zgodnie z Huygensem... ... Encyklopedia fizyczna

Szkło optyczne służące do skupiania strumienia świetlnego wydobywającego się z lampy w wąską, niemal cylindryczną wiązkę. W tym celu należy zastosować świetlisty żarnik lampy. jest instalowany dokładnie w ognisku obiektywu, a wymiary gwintu są jak najmniejsze. L. są gładkie i... ... Techniczny słownik kolejowy

Przekrój poprzeczny soczewki Fresnela i soczewki konwencjonalnej Soczewka Fresnela jest złożoną soczewką kompozytową. Nie składa się z pojedynczego szlifowanego kawałka szkła o powierzchniach sferycznych lub innych, jak konwencjonalne soczewki, ale z oddzielnych, sąsiadujących ze sobą... ... Wikipedia

Złożona soczewka kompozytowa stosowana w latarniach morskich i sygnalizacyjnych. Zaproponowany przez OJ Fresnela (patrz Fresnel). Nie składa się z pojedynczego szlifowanego kawałka szkła o powierzchniach sferycznych lub innych, jak w przypadku konwencjonalnych soczewek, ale z pojedynczych... ... Wielka encyklopedia radziecka

Soczewka płasko-wypukła Soczewka (niem. Linse, z łac. soczewica soczewkowa) to zwykle krążek z przezroczystego, jednorodnego materiału, ograniczony dwiema polerowanymi powierzchniami, kulistymi lub płaskimi i kulistymi. Obecnie coraz częściej korzysta się z tzw. Wikipedii

Soczewki Fresnela

Soczewka Fresnela jest złożoną soczewką złożoną. Nie składa się z pojedynczego wypolerowanego kawałka szkła o powierzchniach kulistych lub innych (jak w konwencjonalnych soczewkach), ale z oddzielnych, sąsiadujących ze sobą koncentrycznych pierścieni o małej grubości, które w przekroju poprzecznym mają kształt pryzmatów o specjalnym profilu. Zaproponowany przez Augustina Fresnela.

Taka konstrukcja zapewnia, że ​​soczewka Fresnela jest cienka (a przez to lekka) nawet przy dużej aperturze kątowej. Sekcje pierścieni obiektywu są skonstruowane w taki sposób, że aberracja sferyczna Soczewki Fresnela są małe, promienie pochodzące z punktowego źródła umieszczonego w ognisku soczewki po załamaniu w pierścieniach wychodzą jako wiązka prawie równoległa (w pierścieniowych soczewkach Fresnela).

Obliczanie soczewek Fresnela

Soczewka Fresnela jest jednym z pierwszych urządzeń, na których opiera się działanie zasada fizyczna dyfrakcja światła.

Urządzenie to do dziś nie straciło swojego praktycznego znaczenia. Ogólny schemat modelu fizycznego, na którym opiera się jego działanie, przedstawiono na (rys. 1).

Ryż. 1 Schemat konstrukcji stref Fresnela dla nieskończenie odległego punktu obserwacyjnego (fala płaska)

Załóżmy, że w punkcie O znajduje się punktowe źródło promieniowania optycznego o długości fali l. Naturalnie, jak każde źródło punktowe, emituje falę kulistą, której czoło fali jest przedstawione na rysunku w postaci okręgu. Postawmy warunek zmiany tej fali na płaską, która będzie się propagować wzdłuż przerywanej osi. Na (ryc. 1) przedstawiono kilka frontów falowych tej fali zmiennej, opóźnionych względem siebie o l/2. Na początek zauważamy, że rozważamy zmienną falę płaską z istniejącej fali sferycznej w wolnej przestrzeni. Zatem zgodnie z zasadą Huygensa-Fresnela „źródłami” danej fali zmiennej mogą być jedynie oscylacje elektromagnetyczne w już istniejącej. A jeśli to nie pasuje do przestrzennego rozkładu fazy tych oscylacji, czyli czoła fali (sferycznego) fali pierwotnej. Spróbujmy to poprawić. Przeprowadzimy Cię przez wszystko krok po kroku.

Działanie pierwsze: należy pamiętać, że z punktu widzenia wtórnych fal Huygensa-Fresnela (które są kuliste) przestrzenne przemieszczenie całej długości fali w dowolnym kierunku nie zmienia fazy źródeł wtórnych. Możemy zatem pozwolić sobie np. na „przełamanie” czoła fali pierwotnej, jak pokazano na (ryc. 2).

Ryż. 2 Równoważny rozkład fazowy emiterów wtórnych w przestrzeni

W ten sposób „rozłożyliśmy” oryginalne czoło fali sferycznej na „części pierścieniowe” numer 1, 2... i tak dalej. Granice tych pierścieni, zwane strefami Fresnela, wyznaczane są przez przecięcie czoła fali fali pierwotnej z sekwencją czoła fali „fali rzutowanej” przesuniętych względem siebie o l/2. Powstały obraz jest już znacznie „prostszy” i przedstawia 2 nieco „szorstkie” płaskie emitery wtórne (zielony i czerwony na ryc. 2), które jednak znoszą się wzajemnie ze względu na wspomniane wzajemne przesunięcie półfali.

Widzimy więc, że strefy Fresnela o liczbach nieparzystych nie tylko nie przyczyniają się do wykonania zadania, ale wręcz aktywnie są szkodliwe. Można z tym walczyć na dwa sposoby.

Pierwsza metoda (amplitudowa soczewka Fresnela). Możesz po prostu geometrycznie pokryć te dziwne strefy nieprzezroczystymi pierścieniami. Tak się dzieje w wielkogabarytowych systemach ogniskujących morskich latarni morskich. Oczywiście może to nie zapewnić idealnej kolimacji wiązki. Widać, że pozostała, zielona część emiterów wtórnych jest po pierwsze niezupełnie płaska, a po drugie nieciągła (z zerowymi spadkami w miejscu dawnych nieparzystych stref Fresnela).

Dlatego ściśle skolimowana część promieniowania (a jej amplituda jest niczym innym jak zerową dwuwymiarową składową Fouriera rozkładu przestrzennego fazy zielonych emiterów wzdłuż płaskiego czoła fali z zerowym przemieszczeniem, patrz (ryc. 2)) towarzyszyć będzie szum szerokokątny (wszystkie inne składowe Fouriera z wyjątkiem zera). Dlatego prawie niemożliwe jest użycie soczewki Fresnela do obrazowania - tylko do kolimacji promieniowania, niemniej jednak skolimowana część wiązki będzie znacznie większa silniejszy niż w przypadku braku soczewki Fresnela, ponieważ przynajmniej pozbyliśmy się ujemnego wkładu do zerowej składowej Fouriera z nieparzystych stref Fresnela.

Druga metoda (soczewka fazowa Fresnela). Możliwe jest wykonanie przezroczystych pierścieni pokrywających nieparzyste strefy Fresnela o grubości odpowiadającej dodatkowemu przesunięciu fazowemu l/2. W takim przypadku czoło fali „czerwonych” emiterów wtórnych przesunie się i stanie się „zielone”, patrz ryc. 3.

Ryc. 3 Czoło fali emiterów wtórnych za soczewką fazową Fresnela

W rzeczywistości soczewki fazowe Fresnela mają dwie wersje. Pierwsza to płaskie podłoże z osadzonymi warstwami półfalowymi w obszarach nieparzystych stref Fresnela (opcja droższa). Druga to trójwymiarowa część obrotowa (lub nawet wytłoczka polimerowa oparta na niegdyś wykonanej matrycy, jak płyta gramofonowa), wykonana w formie „cokołu stożkowego schodkowego” ze stopniem o długości połowy wtargnięcia fazy fala.

Dzięki temu soczewki Fresnela radzą sobie z kolimacją wiązek o dużej aperturze poprzecznej, będąc jednocześnie częściami płaskimi o niewielkiej masie i stosunkowo niskim stopniu złożoności produkcyjnej. Wydajność porównywalna z konwencjonalnymi szklana soczewka jak na latarnię morską waży pół tony i kosztuje nieco mniej niż soczewka do teleskopu astronomicznego.

Przejdźmy teraz do pytania, co się stanie, gdy źródło światła zostanie przesunięte wzdłuż osi względem soczewki Fresnela, pierwotnie zaprojektowanej do kolimacji promieniowania źródła w pozycji O (rys. 1). Z góry umówmy się, że początkową odległość źródła od soczewki (czyli początkową krzywiznę czoła fali na soczewce) nazwiemy ogniskową F analogicznie do konwencjonalnej soczewki, patrz (ryc. 4).

Ryż. 4 Konstruowanie obrazu źródła punktowego za pomocą soczewki Fresnela

Aby więc soczewka Fresnela nadal była soczewką Fresnela, gdy źródło zostanie przesunięte z pozycji O do pozycji A, konieczne jest, aby granice znajdujących się na niej stref Fresnela pozostały takie same. Granice te to odległości od osi, w której przecinają się czoła fal padających i fal „rzutowanych”. Pierwotnie incydentny miał czoło o promieniu krzywizny F, a „rzutowany” był płaski (zaznaczono na czerwono na ryc. 4). W odległości h od osi fronty te przecinają się wyznaczając granicę jednej ze stref Fresnela,

gdzie n jest numerem strefy rozpoczynającej się w tej odległości od osi.

Kiedy źródło przesunęło się do punktu A, promień czoła fali padającej wzrósł i wyniósł R1 ( niebieski na rysunku). Oznacza to, że musimy wymyślić nową powierzchnię czoła fali, tak aby przecinała się z niebieską w tej samej odległości h od osi, dając taki sam MN na samej osi. Podejrzewamy, że taką powierzchnią rzutowanego czoła fali mogłaby być kula o promieniu R2 ( zielony na rysunku). Udowodnijmy to.

Odległość h można łatwo obliczyć z „czerwonej” części rysunku:

Tutaj zaniedbujemy mały kwadrat długości fali w porównaniu z kwadratem ogniska - przybliżenie całkowicie analogiczne do przybliżenia parabolicznego przy wyprowadzaniu zwykłego wzoru cienki obiektyw. Z drugiej strony chcemy znaleźć nowy granica n-tego Strefa Fresnela powstała w wyniku przecięcia się frontów fal niebieskiej i zielonej, nazwijmy ją h1. Wychodząc z faktu, że potrzebujemy tej samej długości odcinka MN:

Wreszcie, zakładając h=h1, otrzymujemy:

To równanie jest takie samo, jak w przypadku zwykłej formuły cienkiej soczewki. Ponadto nie zawiera numeru n rozważanej granicy stref Fresnela, a zatem obowiązuje dla wszystkich stref Fresnela.

Widzimy zatem, że soczewka Fresnela może nie tylko kolimować wiązki, ale także konstruować obrazy. To prawda, że ​​\u200b\u200btrzeba pamiętać, że obiektyw jest nadal stopniowany, a nie ciągły. Dlatego też jakość obrazu ulegnie zauważalnemu pogorszeniu w wyniku domieszki wyższych składowych czoła fali Fouriera, omówionych na początku tej sekcji.

Oznacza to, że do skupiania promieniowania można zastosować soczewkę Fresnela dany punkt, ale nie do precyzyjnego obrazowania w urządzeniach mikroskopowych i teleskopowych.

Wszystko powyższe dotyczyło promieniowania monochromatycznego. Można jednak wykazać, że poprzez staranny dobór średnic omawianych pierścieni, można uzyskać rozsądną jakość ogniskowania również w świetle naturalnym.

Całkowicie nieistotne słowa pisano dużymi literami, a wszystko, co ważne, pisano najmniejszą czcionką.
JA. Saltykov-Szchedrin

Za każdym razem, gdy ponownie czytasz Michaiła Jewgrafowicza, jesteś zdumiony przenikliwością wicegubernatora Tweru. To właśnie stamtąd się dowiedział produkty serowe, napoje piwne i inne jedzenie udające jedzenie, z małymi literkami na opakowaniach?! Tak, nie ma problemu z zobaczeniem liter w wieku 20 lat. Ale młodość to choroba, która mija sama. A jeśli twoje oczy nadal pozwalają ci czytać mikroteksty w kolorze żółtym na różowym, może to być bardzo przydatne dla twoich starszych ludzi.

W zasadzie stemplowanie takich rzeczy (tzw. soczewka Fresnela) nie jest trudne. Rzecz w tym, żeby było to odpowiednie. Obawiałem się dużo gorszego. Ale najwyraźniej mieliśmy szczęście z jakością.

Wstępny test

Na opakowaniu jest napisane hieroglifami „ Szkło powiększające wysokiej rozdzielczości w formacie wizytówki.” Wziąłem pierwszą ulotkę, na jaką się natknąłem. Nawiasem mówiąc, można z grubsza oszacować wzrost.


Widzimy, że obraz nie jest taki jak w dobrym obiektywie - w kierunku od centrum do brzegów klarowność nieco spada. Ale pozostaje całkiem przyzwoity. Już na samym dole, w miejscu mocowania obiektywu do ramki, pojawia się dystorsja. Ale tęczowe plamy (aberracja chromatyczna) i zniekształcenia (zamienianie kwadratu w poduszkę lub beczkę) nie są zauważalne

Ilustracje o aberracjach

Zniekształcenie

Aberracja chromatyczna

I przykład

Jak działa soczewka Fresnela?

Dodatkowe informacje

Soczewka Fresnela na wystawie w Lighthouse Museum w Point Arena w Kalifornii


Zwykle takie zdjęcia są podawane, aby zrozumieć ideę soczewki Fresnela.


„...potnijmy soczewkę płasko-wypukłą na pierścienie i złóżmy je na płaszczyźnie.” Oczywiście jest to tylko uproszczony model. Po pierwsze, w tej wersji różne strefy nie będą zbierać światła w jednym punkcie; nastąpi przesunięcie wzdłuż osi optycznej. Po drugie, aby soczewka działała w przypadku nachylonych belek, przejście ze strefy do strefy odbywa się nie pionowo, ale pod kątem. Po trzecie, trzeba szukać kompromisu pomiędzy pierścieniami wąskimi i szerokimi... W rezultacie obliczenia okazują się dość skomplikowane. Ale na szczęście nie musimy liczyć :) Producent tak.

Dostawa i opakowanie

Zamówiono 19 lipca 2018 r., wysłano 22 lipca, otrzymano 6 sierpnia. Pełny utwór

Opakowanie transportowe - szary worek PE. Opakowanie handlowe - przezroczysty worek PE. Oboje nie zasługują na osobiste portrety.

Specyfikacja

Przezroczyste szkło powiększające RIMIX
Kolor: losowy
Materiał: PCV
Rozmiar: 85x55x1
Powiększenie: 3X

Wygląd

Obiektyw wyposażony jest w plastikową osłonę kieszonkową, która chroni powierzchnię optyczną przed zarysowaniami i zabrudzeniami. Napis hieroglifami na obudowie „Szkło powiększające wysokiej rozdzielczości w formacie wizytówki” (mapa Trojki - dla skali. Odpowiada wielkości plastikowej karta bankowa, ale nie wyświetla numerów kart.


Wymiary karty (nie okładki) dokładnie odpowiadają wymiarom kart plastikowych


Na oko oceniam powiększenie na dwa razy, więc sprawdzimy to.

Ogniskowa

Oprócz rozmiaru istnieje tylko jedna sprawdzalna cecha - 3-krotne powiększenie
W życiu codziennym powiększenie rozumiane jest jako iloraz odległości optymalnego widzenia (przyjmowanej jako 250 mm, chociaż inne oczy- różne) i ogniskową obiektywu. Najłatwiej jest to w przybliżeniu zmierzyć*, tworząc obraz z odległego źródła i mierząc odległość obiektywu od obrazu. Słońce za chmurą idealnie sprawdza się jako źródło odległe – na kartce papieru pojawia się obraz nie tylko słońca, ale i chmur. Miło mnie zaskoczył fakt, że soczewka Fresnela dawała bardzo wyraźny obraz. Dzieje się tak prawie zawsze w przypadku zwykłego obiektywu. Soczewki Fresnela, takie jak nasza, są często grubsze i zamiast chmur wytwarzają mgłę. Niestety nie udało mi się zrobić zdjęcia tego etui - zakres jasności aparatu smartfona nie był wystarczający :(

*Notatka dla nerdów

Tak naprawdę trzeba mierzyć nie od krawędzi szkła powiększającego, a od tzw. tylna płaszczyzna główna. Ale przy naszej dokładności różnicę można pominąć. Co więcej, soczewka Fresnela, ściśle mówiąc, ma tyle samo par płaszczyzn głównych, ile jest stref pierścieniowych :)

Zmierzyłem więc mniej więcej ogniskową na 140 mm. Oznacza to, że wzrost jest w rzeczywistości około 2X razy (z 3, przypomnę, obiecałem). A moc optyczna wynosi około 7D. 7 dioptrii to dużo jak na standardy okularów. Typowa moc optyczna okularów dla emerytów wynosi 2-2,5-3 dioptrii. Choć jest tego oczywiście dużo więcej.

W sklepie

Jest to oczywiście główne zastosowanie. Obiektyw na stałe zagościł w moim portfelu i używam go na co dzień. Przykład - jak ser w Pyaterochce


Podczas testów okropne słowo CHIMOSIN okazało się całkowicie legalnym składnikiem - podpuszczką (choć mało naturalną). Ale sole cyjankowe jakoś mnie niepokoiły.

E536 – Żelazocyjanek potasu
Sama substancja – żelazocyjanek potasu – jest bardzo lekko toksyczna, jednak gdy w trakcie reakcji wchodzi w interakcję z wodą, wydzielają się toksyczne gazy. Ale ich ilość z reguły nie stanowi poważnego zagrożenia dla zdrowia. Kiedy heksacyjanożelazian reaguje z niektórymi kwasami, mogą uwolnić się duże ilości wysoce toksycznego gazowego cyjanowodoru. W przemyśle spożywczym stosowany jest głównie w celu zapobiegania zbrylaniu i zbrylaniu, jako dodatek do soli kuchennej. Wykorzystuje się go także do produkcji kiełbas, co zawsze jest natychmiast zgłaszane biała powłoka na powłoce produktu.

Zbieranie światła słonecznego

Dla dzieci taka rzecz może być również fajną zabawką, przede wszystkim do spalenia czegoś promienie słoneczne. Poniższe eksperymenty przeprowadzono na wsi z wykorzystaniem dostępnych materiałów, nie strzelać do pianisty. Czarny wąż natychmiast wydziela dym i śmierdzi. Trudniej jest skupić się na paragonie z drukarki termicznej, ale to działa, ponieważ po podgrzaniu robi się czarny. Ale kartkę ze szkolnego zeszytu udało mi się przepalić dopiero za drugim podejściem i dopiero około południa

W trakcie okazało się, że obiektyw miał ogromną komę. W praktyce oznacza to, że aby go spalić trzeba trzymać go dość dokładnie prostopadle do kierunku słońca. Dla mnie nie sprawiało to żadnych problemów, ale u mojej córki zawsze kończyło się to mniej więcej tak. (zwróć uwagę na obrazek na wężu)

Wiersze dla dzieci: Tata dał mi szkło powiększające

Tata dał mi szkło powiększające
(Mam ogromne szczęście!)
Rozważę wszystko
W tym grubym szkle.

Szkło powiększające powiększa
Wszystko, co może zobaczyć oko
Już wiem, co jest w zupie
Mama gotuje za każdym razem.

Kapusta wygląda okropnie -
I tyle, apetyt minął...
A drugiego zjadłam od razu,
A teraz nie wpakuję się w kłopoty.

Złapałem kota w kuchni
Aby zobaczyć wąsy,
A ona natychmiast - przez okno,
Przynajmniej najstraszniejsza rzecz nie jest lupą – psy!

Słońce świeci jasno przez okna,
Promień wpadł mi w dłoń...
Wskazałem szkło powiększające... jest tak gorąco!
Zacząłem przyglądać się belce...

Kropka spaliła mi dłoń
Mimowolnie krzyknęłam... o!..
Ale trochę płakałam
Ukrycie lupy pod otomaną.

Żeby mama nie krzyczała
Tata, Lupu i ja,
Ta mała rana
Sam go posmaruję zieloną farbą.

Ollia Łukojewa

Zalety i wady

+ Niespodziewanie wysoka jakość obrazu jak na tego typu obiektyw. Mówi o wysokiej jakości materiałach, prawidłowych obliczeniach projektowych i przestrzeganiu technologii.
+ Lekki i kompaktowy, mieści się w portfelu i będzie pod ręką we właściwym czasie
+ Może być używany do celów edukacyjnych oraz jako zabawka, podpalany światło słoneczne
+ Na dłuższym boku znajduje się mała linijka

Nie jest to tania opcja. Soczewki tego rozmiaru są dostępne i są znacznie tańsze
- Brakowało im współczynnika powiększenia - 2, gdy podano 3
- Etui nie mieści się w przegródce na kartę. Ale nie możesz tego zrobić bez osłony, szybko stanie się ona bezużyteczna.

Całkowity

Obiektyw podobał mi się bardziej, niż się spodziewałem. Jeszcze raz wyjaśniam, że ofert, które są wielokrotnie tańsze, jest mnóstwo. Szczerze wątpię, żeby to było podobnej jakości. Ale na potrzeby badania składu fałszywego sera w sklepie tęczowe plamy na krawędziach nie są śmiertelne. Zatem każdy może wybrać dla siebie tańszą lub lepszą jakość. Zawsze jest jakiś bałagan z optyką.

Produkt został udostępniony do napisania recenzji przez sklep. Recenzja została opublikowana zgodnie z punktem 18 Regulaminu.

Planuję kupić +22 Dodaj do ulubionych Recenzja przypadła mi do gustu +61 +96