עדשות: סוגים של עדשות (פיזיקה). טפסים של איסוף, עדשת פיזור אופטית. כיצד לקבוע את סוג העדשה?

העדשות נוטות להיות משטח כדורי או כמעט כדורי. הם עשויים להיות קמור, קעור או שטוח (רדיוס של אינסוף). יש שני משטחים שדרכו האור עובר. הם יכולים להיות בשילוב בדרכים שונות כדי ליצור סוגים שונים של עדשות (צילום נתון בהמשך מאמר זה):

• אם המשטחים הם קמורים (מעוקל כלפי חוץ) חלק מרכזי הוא עבה יותר בקצוות.
• עדשה עם תחומים קמורים קעורים נקראת המניסקוס.
• עדשה עם משטח שטוח נקראת Plano-קעורה או Plano-קמור, בהתאם לאופי של התחום האחר.

כיצד לקבוע את סוג העדשה? הבה נבחן זאת ביתר פירוט.

איסוף עדשות: סוגי עדשות

לא משנה משטחי צימוד אם העובי שלהם בחלק המרכזי עולה על הקצוות, הם מכונים איסוף. יש אורך מוקד חיובי. להלן סוגים מתכנסים עדשות:

• Plano-קמור,
• biconvex,
• א-קמור concavo (מניסקוס).

הם נקראים "חיוביים".

עדשות מורחות: סוגים של עדשות

אם העובי שלהם הוא דק יותר במרכז מאשר בקצוות, הם נקראים פיזור. שיהיה לך שלילי אורך מוקד. ישנם כמה סוגים של פיזור עדשות:

• Plano-קעור,
• biconcave,
• קעור קמור (מניסקוס).

הם נקראים "שליליים".

מושגים בסיסיים

קרני לסטות ממקור נקודתי של נקודה אחת. הם נקראים קרן. כאשר הקרן נכנסת העדשה, כל קרן משתכרת ידי שינוי הכיוון שלה. מסיבה זו, את הקורה יכול לצאת העדשה בתוך פחות או יותר סוטה.

סוגים מסוימים של עדשות אופטיות לשנות את הכיוון של הקרנית כך שהם נפגשים בנקודה אחת. אם מקור האור הוא מסולק לפחות מרחק המוקד, הקרן מתכנסת בנקודה שבה, לפחות באותו המרחק.

תמונות Real הווירטואליות

מקור נקודת האור נקרא אובייקט תקף, ואת נקודת התכנסות של אלומת הקרנות הבאות העדשה, היא תמונה חוקית.

יש חשיבות מערך של מקורות נקודות מפוזרים על פני בדרך כלל משטח שטוח. דוגמה לכך היא התמונה על זכוכית הקרקע, מואר מאחור. דוגמא נוספת של השיקופיות מוארת מאחור כך שהאור ממנו עובר דרך העדשה, מכפילה את התמונה על מסך שטוח.

במקרים אלה, לדבר על המטוס. נקודה בתמונה המטוס 1: להתכתב 1 לנקודות במישור האובייקט. כנ"ל לגבי הדמויות הגיאומטריות, אף על פי שהתמונה וכתוצאה מכך ניתן הפוכה ביחס האובייקט מלמעלה למטה או משמאל לימין.

טו-קרני בשלב מסוים יוצרת דמות ממשית, ואת ההבדל - דמיוני. כאשר הוא התווה בבירור על המסך - הוא תקף. אם אותה התמונה ניתן לראות רק מלהסתכל דרך העדשה לכיוון מקור האור, זה נקרא דמיוני. השתקפות במראה - דמיונית. תמונה שניתן לראות דרך טלסקופ - גם כן. אולם ההקרנה של עדשת המצלמה אל הסרט נותנת תמונה אמיתית.

אורך מוקד

עדשות פוקוס ניתן למצוא על ידי עובר דרך שהיא קרן של קרנות מקבילות. הנקודה שבה הם באים ביחד, והיא תתמקד פ המרחק מנקודת המוקד של העדשה נקראת F אורך המוקד שלה. אתה יכול לדלג על קרנות מקבילים מהצד השני ובכך למצוא F משני הצדדים. לכל עדשה שני שני F ו- F. אם זה יחסית רזה לעומת אורך מוקד, האחרון הם שווים בקירוב.

סטייה והתכנסות

מאופיין עדשות מתכנסת אורך חיובי מוקד. טפסים של סוג זה של עדשות (Plano-הקמור, biconcave, המניסקוס) להפחית את הקרן שיוצאת מהם, יותר ממה שהם כבר הגיעו לכדי כך. עדשות האיסוף יכולות להיוצר כתוצאה אמיתית דימוי דמיוני. הראשון נוצר רק אם המרחק בין העדשה לאובייקט גדול המוקד.

מאופיין עדשות תוך סטייה אורך שלילי המוקד. טפסים של סוג זה של עדשות (Plano-קעור, biconcave, המניסקוס) קרניים מדולל יותר ממה שהם התגרשו לפני מקבלים על פני השטח שלהם. עדשות מורחות ליצור תמונה וירטואלית. רק כאשר ההתכנסות של האירוע קרני משמעותית (הם נפגשים איפשהו בין העדשה לבין המוקד בצד הנגדי) קרניים התגבש עדיין עשוי להתכנס כדי ליצור תמונה אמיתית.

הבדלים חשובים

זה צריך להיות זהיר מאוד בהבדלת התכנסות או התבדרות של ההתכנסות הקורית או עדשת סטייה. סוגי עדשות Puchkov סווטה לא יכול להיות זהה. קרני משויך לנקודת אובייקט או דימוי, נקרא סוטה אם הם "לברוח" ו מתכנסים אם הם "לאסוף" ביחד. בשנת קואקסיאלי כל מערכת אופטית אופטי ציר הוא הנתיב של הקרנית. הקרן לאורך הציר שעוברת בלי שום שינוי הכיוון עקב שבירה. זהו, למעשה, הגדרה טובה של הציר האופטי.

Beam אשר מתרחק למרחק מהציר האופטי נקרא סוטה. ואת מי הוא מתקרב אליו, נקרא מתכנסת. קרני מקביל לציר האופטי, הם ההתכנסות או התבדרות אפס. לכן, כאשר מדברים על התכנסות או התבדרות של הקורה, זה בקורלציה עם הציר האופטי.

סוגים מסוימים של עדשות, הפיזיקה של אשר הוא כזה קרן מוסט במידה רבה יותר לציר האופטי, נאספים. הם נפגשים קרניים להתכנס יותר סוטים מתרחקים פחות. הם אפילו מסוגלים, אם כוחם מספיק למטרה זו, להפוך צרורה של מקבילים או מתכנס. באופן דומה, תוך סטייה העדשה עלולה להתמוסס קרני לסטות יותר, והתכנסות - לעשות מקבילים או סוטה.

משקפי מגדלת

עדשה עם שני משטחים קמורים עבה במרכז מאשר בקצוות, ויכול לשמש מגדלת או זכוכית מגדלת פשוטה. במקרה זה, הצופה מחפש דרך התמונה הדמיונית, הגדולה שלה. עדשת המצלמה, לעומת זאת, יוצר על הסרט או חיישן בפועל בדרך כלל בגודל מופחת לעומת האובייקט.

משקפיים

היכולת של העדשה לשנות את ההתכנסות של אור נקראת כוחה. זה בא לידי ביטוי דיופטריות D = 1 / f, כאשר f - אורך מוקד במטרים.

בשנת העדשה עם העוצמה של 5 דיופטריות f = 20 ס"מ. זה מצביע אופטומטריסט דיופטר כתיבת משקפי ראייה. לדוגמה, הקליט 5.2 דיופטריות. בסדנה סיים לחומר לקחת 5 דיופטריות, וכתוצאה מכך המפעל, וקצת לטחון משטח אחד להוסיף 0.2 דיופטריות. העיקרון הוא כי עבור עדשות רזה, שבו שני אזורים קרובים זה לזה, הוא ציין כי שלטון הכוח הכולל שלהם הוא סכום כל דיופטר: D = D ₁ + D _2.

הטלסקופ של גלילאו

בזמנו של גלילאו (תחילת המאה XVII), מצביע באירופה היו זמינים באופן נרחב. הם נוטים להיות מיוצרים בהולנד ומופצים על ידי רוכלי רחוב. גלילאו שמע שמישהו בהולנד לשים שני סוגים של עדשות בתוך שפופרת, כדי עצמים רחוקים נראים גדולים יותר. הוא השתמש בעדשה טלסקופית אוסף בקצה אחד של הצינור, וכן עינית פיזור קצרה זריקה בקצה השני. אם מוקד אורך העדשה השווה F _{o ודואר} עיני _F, המרחק ביניהם צריך להיות F _o -f _דואר, והכח (גדלה זוויתית) F _o / F _e. תוכנית כזו נקראת צינור גלילאו.

יש טלסקופ עולה 5 או 6 לקפל, להשוות משקפת כף יד עכשווית. זה מספיק עבור רבים מרגשות תצפיות אסטרונומיות. אתה יכול לראות את מכתשי הירח בקלות, ארבעה ירחים של צדק, הטבעות של שבתאי, שלבי ונוס, ערפיליות, וצבירי כוכבים, כמו גם הכוכבים הקלוש של שביל החלב.

הטלסקופ קפלר

קפלר הידיעה על הדברים האלה (התכתב גלילאו) ובנה סוג אחר של הטלסקופ עם שתי עדשות איסוף. אחת שבה אורך מוקד גדול, עדשה, ואחד שבו היא פחות - העיני. המרחק ביניהם שווה F _o + _{E F,} ואת ההגדלה הזוויתי הוא F _o / F _e. טלסקופ קפלרי (או אסטרונומיים) זה יוצר דימוי הפוך, אבל עבור הכוכבים או הירח זה לא משנה. תוכנית זו סיפקה תאורה יותר אפילו של שדה הראייה מאשר טלסקופ הגליל, והיה נוח יותר לשימוש שכן היא מאפשרת לשמור את העיניים בתנוחה קבועה ותראו את כל השדה של נוף מן הקצה אל הקצה. המכשיר מאפשר להשיג גידול גבוה יותר מאשר צינור גלילאו ללא הידרדרות רצינית.

טלסקופים שניהם סובלים אברציה כדורית, וכתוצאה מכך תמונה לא ממוקדת לחלוטין, אברציה כרומטית, אשר יוצרת שוליים בצבע. קפלר (ניוטון) האמין כי ליקויים אלה לא ניתן להתגבר. הם לא צופים כי ייתכנו סוגים של עדשות אכרומטית, הפיזיקה של אשר יהיה ידוע רק במאה ה XIX.

טלסקופ המשקף

גרגורי הציע כמו העדשה מראות טלסקופ ניתן להשתמש, מאחר שאין להם שוליים בצבע. ניוטון לקח את הרעיון הזה ויצר טלסקופ ניוטוני בצורת מראה קעורה מכסף, עינית חיובית. הוא הושיט המדגם של החברה המלכותית, שם הוא נשאר עד עצם היום הזה.

טלסקופ עדשה אחת יכול להקרין תמונה על גבי מסך או סרט. עבור עלייה ראויה מחייב עדשה חיובית עם אורך מוקד גדול, למשל, 0.5 מ ', 1 מ' או מטרים רבים. הסדר כזה משמש לעתים קרובות בצילום אסטרונומים. אנשים שלא מכירים אופטיקה אולי נראים מצב פרדוקסלי שבו עדשת מוקד ארוך חלשה נותנת עלייה גדולה יותר.

תחומים

הוצע כי בתרבויות העתיקות היו אולי טלסקופים, כי הם עשו את חרוזי זכוכית הקטנים. הבעיה היא שזה לא ידוע מה הם שימשו, והם, כמובן, לא יכול להוות בסיס של טלסקופ טוב. כדורים יכולים לשמש להגדלת העצמים הקטנים, אבל האיכות באותו הזמן הייתה כמעט משביעת רצון.

אורך המוקד של כדור הזכוכית האידיאלי הוא קצר מאוד ויוצר תמונה אמיתית קרובה מאוד בתחום. בנוסף, סטיות (עיוות גיאומטרית) משמעותי. הבעיה נעוצה המרחק בין שני המשטחים.

עם זאת, אם אתם עושים חריץ משווני עמוק כדי לחסום את הקרן, אשר לגרום למומי תמונה, מתברר זכוכית מגדלת בינונית מאוד לתוך קנס. החלטה זו מיוחסת קודינגטון, זכוכית מגדלת של שמו ניתן לרכוש היום בכל מגדילים קטנים המוחזק ביד ללמוד חפצים קטנים מאוד. אבל הראיות כי הדבר נעשה לפני המאה ה -19, לא.