Plan:

Uvod

• 1. Istorija
• 2 Karakteristike jednostavnih sočiva
• 3 Put zraka u tankom sočivu
• 4 Putanja zraka u sistemu sočiva
• 5 Snimanje sa tankim konvergentnim sočivom
• 6 Formula tankih sočiva
• 7 Skala slike
• 8 Proračun žižne daljine i optičke snage sočiva
• 9 Kombinacija više sočiva (centrirani sistem)
• 10 Nedostaci jednostavnog sočiva
• 11 Leće sa posebnim svojstvima
  • 11.1 Organska polimerna sočiva
  • 11.2 Kvarcna sočiva
  • 11.3 Silikonska sočiva
• 12 Nanošenje sočiva
Bilješke
Književnost

Uvod

Plano-konveksna sočiva

Objektiv(Njemački Linse, od lat. sočivo- leća) - dio optički prozirnog homogenog materijala, ograničen s dvije polirane refrakcijske površine, na primjer, sferične ili ravne i sferične. Trenutno se sve više koriste "asferična sočiva", čiji se oblik površine razlikuje od sfere. Optički materijali kao što su staklo, optičko staklo, optički prozirna plastika i drugi materijali se obično koriste kao materijali za leće.

Lećama se nazivaju i drugi optički uređaji i pojave koje stvaraju sličan optički efekat, a da nemaju navedene vanjske karakteristike. Na primjer:

• Ravne "leće" napravljene od materijala s promjenjivim indeksom prelamanja koji varira s udaljenosti od centra
• fresnelova sočiva
• Ploča Fresnel zone koristeći fenomen difrakcije
• "Sočiva" zraka u atmosferi - heterogenost svojstava, posebno indeksa prelamanja (manifestira se kao trepereća slika zvijezda na noćnom nebu).
• Gravitaciono sočivo - efekat skretanja uočen na međugalaktičkim udaljenostima elektromagnetnih talasa masivni objekti.
• Magnetna leća - uređaj koji koristi konstantno magnetsko polje za fokusiranje snopa nabijenih čestica (jona ili elektrona) i koristi se u elektronskim i ionskim mikroskopima.
• Slika sočiva koju formira optički sistem ili dio optičkog sistema. Koristi se za izračunavanje kompleksa optički sistemi.

1. Istorija

Prvo spominjanje sočiva može se naći u drevnoj grčkoj drami "Oblaci" (424 pne) od Aristofana, gdje se vatra palila uz pomoć konveksnog stakla i sunčeve svjetlosti.

Iz djela Plinija Starijeg (23 - 79) proizlazi da je ovaj način paljenja vatre bio poznat i u Rimskom carstvu - opisuje i, možda, prvi slučaj upotrebe sočiva za korekciju vida - poznato je da je Neron gledao borbe gladijatora kroz konkavni smaragd da ispravi kratkovidnost.

Seneka (3 pne - 65) opisao je efekat uvećanja koji daje staklena kugla ispunjena vodom.

Arapski matematičar Alhazen (965-1038) napisao je prvu značajnu raspravu o optici, opisujući kako očno sočivo stvara sliku na mrežnjači. Leće su ušle u široku upotrebu tek s pojavom naočara oko 1280-ih godina u Italiji.

Kroz kapi kiše, koje djeluju kao sočiva, vidljiva su Zlatna kapija

Biljka gledana kroz bikonveksno sočivo

2. Karakteristike jednostavnih sočiva

U zavisnosti od oblika, postoje okupljanje(pozitivno) i rasipanje(negativna) sočiva. Grupa konvergentnih sočiva obično uključuje sočiva kod kojih je sredina deblja od njihovih rubova, a grupa divergentnih sočiva su sočiva čiji su rubovi deblji od sredine. Treba napomenuti da je to tačno samo ako je indeks loma materijala sočiva veći od indeksa prelamanja materijala sočiva. okruženje. Ako je indeks loma sočiva manji, situacija će biti obrnuta. Na primjer, mjehur zraka u vodi je bikonveksna difuzna leća.

Objektivi se u pravilu odlikuju svojom optičkom snagom (mjereno u dioptrijama), odnosno žižnom daljinom.

Za konstrukciju optičkih uređaja sa korigovanom optičkom aberacijom (prvenstveno hromatskom aberacijom zbog disperzije svetlosti, akromatima i apohromatima) bitna su i druga svojstva sočiva / njihovih materijala, na primer indeks loma, koeficijent disperzije, propusnost materijala u odabranom optičkom opsegu.

Ponekad su sočiva/optički sistemi sočiva (refraktori) posebno dizajnirani za upotrebu u medijima sa relativno visokim indeksom prelamanja (vidi imerzioni mikroskop, imerzione tečnosti).

Vrste sočiva:
Okupljanje:
1 - bikonveksan
2 - ravno-konveksna
3 - konkavno-konveksno (pozitivni meniskus)
Rasipanje:
4 - bikonkavna
5 - ravno-konkavno
6 - konveksno-konkavno (negativni meniskus)

Konveksno-konkavno sočivo se naziva meniskusa i može biti kolektivna (zadebljava se prema sredini), raspršena (debljava prema ivicama) ili teleskopska (žižna daljina je beskonačna). Tako su, na primjer, leće naočara za kratkovidne obično negativni menisci.

Suprotno popularnom zabludi, optička snaga meniskusa sa istim radijusima nije nula, već pozitivna, i zavisi od indeksa prelamanja stakla i od debljine sočiva. Meniskus, čiji su centri zakrivljenosti u jednoj tački, naziva se koncentrično sočivo (optička snaga je uvijek negativna).

Karakteristično svojstvo konvergentnog sočiva je sposobnost sakupljanja zraka koji upadaju na njegovu površinu u jednoj tački koja se nalazi na drugoj strani sočiva.

Glavni elementi sočiva: NN - optička os - prava linija koja prolazi kroz centre sfernih površina koje ograničavaju sočivo; O - optički centar - tačka koja se, za bikonveksna ili bikonkavna (sa istim poluprečnikom površine) sočiva, nalazi na optičkoj osi unutar sočiva (u njegovom centru).
Bilješka. Putanja zraka prikazana je kao u idealiziranom (tankom) sočivu, bez indikacije prelamanja na stvarnoj granici između medija. Dodatno, prikazana je pomalo preuveličana slika bikonveksnog sočiva.

Ako se svjetleća tačka S postavi na određenoj udaljenosti ispred konvergentne leće, tada će snop svjetlosti usmjeren duž ose proći kroz sočivo, a da se ne prelama, a zraci koji ne prolaze kroz centar će se lomiti prema optičkom osi i sijeku se na njoj u nekoj tački F, koja će i biti slika tačke S. Ova tačka se naziva konjugirani fokus, ili jednostavno fokus.

Ako svjetlost iz veoma udaljenog izvora padne na sočivo, čije se zrake mogu predstaviti kao da putuju u paralelnom snopu, tada će se po izlasku iz sočiva zraci lomiti pod većim uglom i tačka F će se kretati na optičkom ose bliže sočivu. Pod ovim uslovima, tačka preseka zraka koje izlaze iz sočiva naziva se fokus F', a udaljenost od centra sočiva do fokusa je žižna daljina.

Zrake koje upadaju na divergentno sočivo, po izlasku iz njega, prelamaju se prema ivicama sočiva, odnosno raspršuju se. Ako se ove zrake nastave u suprotnom smjeru kako je na slici prikazano isprekidanom linijom, tada će se konvergirati u jednoj tački F, koja će biti fokus ovo sočivo. Ovaj fokus će imaginarni.

Prividni fokus divergentnog sočiva

Ono što je rečeno o fokusu na optičkoj osi podjednako važi i za one slučajeve kada je slika tačke na kosoj liniji koja prolazi kroz centar sočiva pod uglom u odnosu na optičku os. Zove se ravan okomita na optičku os i koja se nalazi u fokusu sočiva fokalna ravan.

Sabirna sočiva mogu biti usmjerena prema objektu s obje strane, zbog čega se zraci koji prolaze kroz sočivo mogu prikupiti s jedne ili druge njegove strane. Dakle, sočivo ima dva fokusa - front i pozadi. Nalaze se na optičkoj osi sa obe strane sočiva na žižnoj daljini od glavnih tačaka sočiva.

3. Put zraka u tankom sočivu

Sočivo za koje se pretpostavlja da je debljina nula naziva se u optici "tanko". Za takvo sočivo nisu prikazane dvije glavne ravnine, već jedna, u kojoj se čini da se prednja i stražnja strana spajaju.

Razmotrimo konstrukciju putanje snopa proizvoljnog smjera u tankom sabirnom sočivu. Da bismo to učinili, koristimo dva svojstva tankog sočiva:

• Snop koji prolazi kroz optički centar sočiva ne mijenja svoj smjer;

• Paralelne zrake koje prolaze kroz sočivo konvergiraju u fokalnoj ravni.

Razmotrimo zrak SA proizvoljnog smjera, koji pada na sočivo u tački A. Konstruirajmo liniju njegovog širenja nakon prelamanja u sočivu. Da bismo to učinili, konstruiramo snop OB paralelan sa SA i prolazi kroz optički centar O sočiva. Prema prvom svojstvu sočiva, snop OB neće promijeniti svoj smjer i presjeći žižnu ravan u tački B. Prema drugom svojstvu sočiva, snop SA paralelan s njim, nakon prelamanja, mora seći žižnu ravan u istoj tački. Dakle, nakon prolaska kroz sočivo, snop SA će pratiti putanju AB.

Druge zrake se mogu konstruirati na sličan način, na primjer, zraka SPQ.

Označimo udaljenost SO od sočiva do izvora svjetlosti sa u, udaljenost OD od sočiva do tačke fokusa zraka kao v, žižnu daljinu OF kao f. Hajde da izvedemo formulu koja povezuje ove veličine.

Razmotrimo dva para sličnih trouglova: 1) SOA i OFB; 2) DOA i DFB. Hajde da zapišemo proporcije

Podijelimo prvi omjer sa drugim, dobijamo

Nakon što oba dijela izraza podijelimo sa v i preuredimo pojmove, dolazimo do konačne formule

gdje je žižna daljina tankog sočiva.

4. Putanja zraka u sistemu sočiva

Putanja zraka u sistemu sočiva konstruisana je istim metodama kao i za jedno sočivo.

Razmotrimo sistem dva sočiva, od kojih jedno ima žižnu daljinu OF, a drugo O 2 F 2 . Za prvo sočivo gradimo putanju SAB i nastavljamo segment AB sve dok ne uđe u drugo sočivo u tački C.

Iz tačke O 2 konstruišemo zrak O 2 E paralelan sa AB. Kada se siječe sa žižnom ravninom drugog sočiva, ovaj snop će dati tačku E. Prema drugom svojstvu tankog sočiva, snop AB nakon prolaska kroz drugo sočivo će pratiti putanju BE. Presek ove linije sa optičkom osom drugog sočiva daće tačku D, gde će svi zraci koji izlaze iz izvora S i prolaze kroz oba sočiva biti fokusirani.

5. Snimanje sa tankim konvergentnim sočivom

Prilikom opisivanja karakteristika sočiva uzet je u obzir princip konstruisanja slike svetleće tačke u fokusu sočiva. Zraci koji upadaju na sočivo s lijeve strane prolaze kroz njegov stražnji fokus, a zraci koji upadaju s desne prolaze kroz prednji fokus. Treba napomenuti da se kod divergentnih sočiva, naprotiv, stražnji fokus nalazi ispred sočiva, a prednji iza.

Izgradnja slike objektiva objekata koji imaju određeni oblik i dimenzija, dobija se na sledeći način: recimo da je linija AB objekat koji se nalazi na nekoj udaljenosti od sočiva, mnogo većoj od njene žižne daljine. Iz svake tačke objekta kroz sočivo će proći nebrojen broj zraka, od kojih, radi jasnoće, slika shematski prikazuje tok samo tri zraka.

Tri zraka koje izlaze iz tačke A proći će kroz sočivo i preseći se u svojim odgovarajućim tačkama nestajanja na A 1 B 1 da bi formirale sliku. Rezultirajuća slika je validan i naopačke.

U ovom slučaju, slika je dobijena u konjugiranom fokusu u nekoj fokalnoj ravni FF, nešto udaljenoj od glavne žarišne ravni F'F', prolazeći paralelno s njom kroz glavni fokus.

Ako je predmet na beskonačnoj udaljenosti od sočiva, tada se njegova slika dobija u stražnjem fokusu sočiva F ' validan, naopačke i smanjena na sličnu tačku.

Ako je predmet blizu sočiva i nalazi se na udaljenosti većoj od dvostruke žižne daljine sočiva, tada će njegova slika biti validan, naopačke i smanjena i nalaziće se iza glavnog fokusa na segmentu između njega i dvostruke žižne daljine.

Ako se objekt postavi na dvostruko većoj žižnoj daljini od sočiva, onda je rezultirajuća slika na drugoj strani sočiva na dvostrukoj žižnoj daljini od njega. Slika se dobija validan, naopačke i jednake veličine predmet.

Ako se objekt postavi između prednjeg fokusa i dvostruke žižne daljine, tada će slika biti snimljena izvan dvostruke žižne daljine i bit će validan, naopačke i uvećano.

Ako je predmet u ravnini prednjeg glavnog fokusa sočiva, tada će zraci, prošavši kroz sočivo, ići paralelno, a slika se može dobiti samo u beskonačnosti.

Ako je predmet postavljen na udaljenosti manjoj od glavne žižne daljine, tada će zraci napustiti sočivo u divergentnom snopu, a da se nigdje ne sijeku. Ovo rezultira slikom imaginarni, direktno i uvećano, tj. u ovom slučaju sočivo radi kao lupa.

Lako je uočiti da kada se objekt približava iz beskonačnosti prednjem fokusu sočiva, slika se udaljava od stražnjeg fokusa, a kada predmet dosegne prednju fokusnu ravninu, ispada da je u beskonačnosti od nje.

Ovaj obrazac je od velike važnosti u praksi. razne vrste fotografski rad, dakle, da bi se odredio odnos između udaljenosti od objekta do sočiva i od objektiva do ravni slike, potrebno je poznavati glavnu formula sočiva.

6. Formula tankih sočiva

Udaljenosti od tačke predmeta do centra sočiva i od tačke slike do centra sočiva nazivaju se konjugovane žižne daljine.

Ove količine zavise jedna od druge i određene su formulom tzv formula tankih sočiva(otkrio Isaac Barrow):

gdje je udaljenost od sočiva do objekta; - udaljenost od sočiva do slike; je glavna žižna daljina sočiva. U slučaju debelog sočiva, formula ostaje nepromijenjena s jedinom razlikom što se udaljenosti ne mjere od centra sočiva, već od glavnih ravnina.

Za pronalaženje jedne ili druge nepoznate veličine sa dvije poznate, koriste se sljedeće jednadžbe:

Treba napomenuti da su znakovi količina u , v , f se biraju na osnovu sljedećih razmatranja - za stvarnu sliku iz stvarnog objekta u sabirnoj leći - sve ove veličine su pozitivne. Ako je slika imaginarna - udaljenost do nje se uzima negativna, ako je objekt imaginaran - udaljenost do nje je negativna, ako je sočivo divergentno - žižna daljina je negativna.

Slike crnih slova kroz tanko konveksno sočivo sa žižnom daljinom f (prikazano crvenom bojom). Prikazani su zraci za slova E, I i K (plavom, zelenom, odnosno narandžastom). Dimenzije realne i obrnute slike E (2f) su iste. Slika I (f) - u beskonačnosti. K (na f/2) ima duplo veću veličinu virtuelne i žive slike

7. Skala slike

Skala slike () je omjer linearnih dimenzija slike i odgovarajućih linearnih dimenzija objekta. Ovaj omjer se može indirektno izraziti kao razlomak, gdje je udaljenost od sočiva do slike; je udaljenost od sočiva do objekta.

Ovdje postoji faktor redukcije, tj. broj koji pokazuje koliko su puta linearne dimenzije slike manje od stvarnih linearnih dimenzija objekta.

U praksi proračuna, mnogo je zgodnije ovaj omjer izraziti u terminima ili , gdje je žižna daljina sočiva.

8. Proračun žižne daljine i optičke snage sočiva

Vrijednost žižne daljine za sočivo može se izračunati iz sledeća formula:

Indeks loma materijala sočiva,

Udaljenost između sfernih površina sočiva duž optičke ose, također poznata kao debljina sočiva, a predznaci na radijusima se smatraju pozitivnima ako središte sferne površine leži desno od sočiva, a negativnim ako je lijevo. Ako je zanemarivo, u odnosu na njegovu žižnu daljinu, onda se takvo sočivo naziva tanak, a njegova žižna daljina se može naći kao:

gdje je R>0 ako je centar zakrivljenosti desno od glavne optičke ose; 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)

(Ova formula se također naziva formula tankih sočiva.) Žižna daljina je pozitivna za konvergentna sočiva i negativna za divergentna. Vrijednost se poziva optička snaga sočiva. Optička snaga sočiva se mjeri u dioptrije, čije su jedinice m −1 .

Ove formule se mogu dobiti pažljivim razmatranjem procesa snimanja u sočivu koristeći Snellov zakon, ako prijeđemo sa općih trigonometrijskih formula na paraksijalnu aproksimaciju.

Sočiva su simetrična, odnosno imaju istu žižnu daljinu bez obzira na smjer svjetlosti - lijevo ili desno, što se, međutim, ne odnosi na druge karakteristike, kao što su aberacije, čija veličina zavisi na kojoj je strani sočiva okrenuta prema svjetlu.

9. Kombinacija nekoliko sočiva (centrirani sistem)

Objektivi se mogu kombinovati jedno s drugim za izgradnju složenih optičkih sistema. Optička snaga sistema od dva sočiva može se naći kao jednostavan zbir optičkih snaga svakog sočiva (pod uslovom da se oba sočiva mogu smatrati tankim i da se nalaze blizu jedno drugom na istoj osi):

Ako se sočiva nalaze na određenoj udaljenosti jedna od druge i njihove ose se poklapaju (sistem proizvoljnog broja sočiva sa ovim svojstvom naziva se centriran sistem), onda se njihova ukupna optička snaga može naći sa dovoljnim stepenom tačnosti iz sljedeći izraz:

gdje je razmak između glavnih ravnina sočiva.

10. Nedostaci jednostavnog sočiva

U modernoj fotografskoj opremi postavljaju se visoki zahtjevi za kvalitetom slike.

Slika koju daje jednostavan objektiv, zbog niza nedostataka, ne ispunjava ove zahtjeve. Otklanjanje većine nedostataka postiže se odgovarajućim odabirom većeg broja sočiva u centriranom optičkom sistemu - sočivu. Slike snimljene jednostavnim objektivima imaju različite nedostatke. Nedostaci optičkih sistema nazivaju se aberacije, koje se dijele na sljedeće vrste:

• Geometrijske aberacije
  • Sferna aberacija;
  • Koma;
  • Astigmatizam;
  • izobličenje;
  • zakrivljenost polja slike;
• Kromatska aberacija;
• Difrakciona aberacija (ova aberacija je uzrokovana drugim elementima optičkog sistema, i nema nikakve veze sa samim sočivom).

11. Objektivi sa posebnim svojstvima

11.1. Organska polimerna sočiva

Polimeri omogućuju stvaranje jeftinih asferičnih sočiva pomoću livenja.

Kontaktne leće

Meka kontaktna sočiva stvorena su u području oftalmologije. Njihova proizvodnja temelji se na korištenju materijala koji imaju dvofaznu prirodu, kombinirajući fragmente organosilicij ili organosilicij silikon i hidrofilni hidrogel polimer. Rad tokom više od 20 godina doveo je do razvoja kasnih 90-ih silikon hidrogel sočiva, koja se, zbog kombinacije hidrofilnih svojstava i visoke propusnosti kisika, mogu kontinuirano koristiti 30 dana 24 sata dnevno.

11.2. kvarcna sočiva

Kvarcno staklo - pretopljeni čisti silicijum sa manjim (oko 0,01%) dodacima Al 2 O 3 , CaO i MgO. Odlikuje ga visoka termička stabilnost i inertnost na mnoge hemikalije osim fluorovodonične kiseline.

Prozirno kvarcno staklo dobro propušta ultraljubičaste i vidljive zrake svjetlosti.

11.3. Silikonska sočiva

Silicijum kombinuje ultra-visoku disperziju sa najvišim apsolutnim indeksom prelamanja od n=3,4 u IR opsegu i potpunom neprozirnošću u vidljivom spektru.

Osim toga, svojstva silicija i najnovije tehnologije za njegovu obradu omogućile su stvaranje sočiva za rendgenski raspon elektromagnetnih valova.

12. Primjena sočiva

Leće su univerzalni optički element većine optičkih sistema.

Tradicionalna upotreba sočiva su dvogledi, teleskopi, optički nišani, teodoliti, mikroskopi i foto i video oprema. Pojedinačna konvergentna sočiva se koriste kao povećala.

Druga važna oblast primjene sočiva je oftalmologija, gdje je bez njih nemoguće ispraviti kratkovidnost, dalekovidnost, nepravilnu akomodaciju, astigmatizam i druge bolesti. Leće se koriste u uređajima kao što su naočale i kontaktna sočiva.

U radioastronomiji i radaru, dielektrična sočiva se često koriste za prikupljanje fluksa radio talasa u prijemnoj anteni ili za fokusiranje na metu.

U dizajnu plutonijumskih nuklearnih bombi, za pretvaranje sfernog divergentnog udarnog vala iz točkastog izvora (detonatora) u sferni konvergentni udarni val, korišteni su sistemi sočiva napravljeni od eksploziva s različitim brzinama detonacije (odnosno s različitim indeksima prelamanja).

Bilješke

1. Nauka u Sibiru - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
2. silikonska sočiva za IR opseg - www.optotl.ru/mat/Si#2

i 1. Zakoni geometrijske optike Njihovo opravdanje sa stanovišta Hajgensove teorije.

Optika je nauka o prirodi svjetlosti i pojavama koje se odnose na širenje i interakciju svjetlosti. Optiku su prvi put formulirali sredinom 17. stoljeća Newton i Huygens. Formulisali su zakone geometrijske optike: 1). Zakon pravolinijskog širenja svjetlosti - svjetlost se širi u obliku zraka, dokaz čemu je stvaranje oštre sjene na ekranu ako postoji neprozirna barijera na putu svjetlosnih zraka. Dokaz je formiranje penumbre.

2) zakon nezavisnosti svetlosnih snopova - ako svetlosni tok dolazi iz dva nezavisna

i
izvori se ukrštaju, ne ometaju jedni druge.

3). Zakon refleksije svjetlosti - ako svjetlosni tok padne na granicu između dva medija, tada može doživjeti refleksiju, lom. U ovom slučaju, upadni, reflektirani, prelomljeni i normalni snop leže u istoj ravni. Upadni ugao jednak je uglu refleksije.

4). Sinus upadnog ugla se odnosi na sinus ugla refleksije. kao i indeksi omjera prelamanja dva medija.
Huygensov princip: ako je svjetlost talas, tada se front talasa širi od izvora svetlosti, a svaka tačka fronta talasa u datom trenutku je izvor sekundarnih talasa, omotač sekundarnih talasa predstavlja novi talas front.

Newton je objasnio prvi zakon od Coxa

Impulsne rane 2. kola dinamike, i

Hajgens to nije bio u stanju da objasni. t

2. zakon: Hajgens: dva nekoordinisana talasa ne remete jedan drugog

Newton: nije mogao: sudar čestica je perturbacija.

3. zakon: Njutn: objasnio kako i zakon održanja impulsa

4th s-n.

af je prednji dio slomljenog vala.

U 19. veku pojavio se niz radova: Fresnel, Jung, koji tvrde da je svetlost talas.Sredinom 19. veka nastala je Maksvelova teorija elektromagnetnog polja, prema teoriji da su ti talasi poprečni i da su samo svetlosni. talasi doživljavaju fenomen polarizacije.

totalna unutrašnja refleksija.

2. Objektivi. Izvođenje formule sočiva. Konstrukcija slike u objektivu. sočiva

Leća je obično stakleno tijelo ograničeno s obje strane sfernim površinama; u konkretnom slučaju, jedna od površina sočiva može biti ravan, koja se može smatrati sfernom površinom beskonačno velikog radijusa. Leće se mogu napraviti ne samo od stakla, već i od bilo koje prozirne tvari (kvarc, kamena sol, itd.). Površine sočiva mogu biti i složenijeg oblika, kao što su cilindrični, parabolični.

Tačka O je optički centar sočiva.

Oko 1 Oko 2 debljine sočiva.

C 1 i C 2 su centri sfernih površina koje ograničavaju sočivo.

Svaka prava linija koja prolazi kroz optički centar naziva se optička os sočiva. Osi koje prolaze kroz centre obje lomne površine sočiva nazivamo. glavna optička osa. Ostalo su bočne sjekire.

Izvođenje formule sočiva

;
;
;
;

EG=KA+AO+OB+BL;KA=h 2 /S 1 ; BL=h2/S2;

EG \u003d h 2 / r 1 + h 2 / r 2 + h 2 / S 1 + h 2 / S 2 = U 1 / U 2; U 1 =c/n 1 ; U 2 \u003d c / n 2

(h 2 / r 1 + h 2 / r 2) \u003d 1 / S 1 + 1 / r 1 + 1 / S 2 + 1 / r 2 \u003d n 2 / n 1 (1 / r 1 + 1 / r 2) ;

1/S 1 +1/S 2 =(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);

1/d+1/f=1/F=(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);

r 1 ,r 2 >0 - konveksan

r1,r2<0 – konkavna

d=x1+F; f = x 2 + F; x 1 x 2 = F 2;

Izgradnja slika u objektivu

3. Interferencija svjetlosti. Amplituda na smetnji. Proračun interferentnog uzorka u Youngovom eksperimentu.

Smetnje svetlosti- ovo je fenomen superpozicije talasa iz dva ili više koherentnih izvora, usled čega se energija ovih talasa preraspoređuje u prostoru. U području preklapajućih valova, oscilacije se preklapaju jedna s drugom, valovi se zbrajaju, uslijed čega su oscilacije na nekim mjestima jače, a na drugim slabije. U svakoj tački medija, rezultujuća oscilacija će biti zbir svih oscilacija koje su dostigle ovu tačku. Rezultirajuća oscilacija u svakoj tački medija ima vremenski konstantnu amplitudu, koja zavisi od udaljenosti tačke medija od izvora oscilovanja. Ova vrsta zbrajanja vibracija se naziva smetnje iz koherentnih izvora.

Uzmite tačkasti izvor S iz kojeg se širi sferni talas. Na putu talasa postavljena je barijera sa dve rupice s1 i s2 koje se nalaze simetrično u odnosu na izvor S. Rupe s1 i s2 osciluju istom amplitudom i u istim fazama, jer njihovu udaljenost od

izvor S su isti. Desno od barijere će se širiti dva sferna talasa, a u svakoj tački medija će nastati oscilacija kao rezultat sabiranja ova dva talasa. Razmotrimo rezultat sabiranja u nekoj tački A, koja je odvojena od izvora s1 i s2, respektivno, na udaljenosti r1 i r2. Oscilacije izvora s1 i s2

koje imaju iste faze mogu se predstaviti kao:

Tada su oscilacije koje su dostigle tačku A, respektivno, od izvora s1 i s2:
, gdje
- frekvencija oscilovanja. Fazna razlika oscilacionih članova u tački A biće
. Amplituda rezultirajuće oscilacije ovisi o razlici faza: ako je fazna razlika = 0 ili višekratnik od 2 (razlika putanje zraka = 0 ili ceo broj talasnih dužina), tada amplituda ima maksimalnu vrednost: A = A1 + A2. Ako je razlika faza = neparan broj (razlika putanje zraka = neparan broj polutalasa), tada amplituda ima minimalnu vrijednost jednaku razlici između članova amplituda.

Šema za implementaciju svjetlosnih smetnji prema Youngova metoda. Izvor svjetlosti je jako osvijetljen uski prorez S na ekranu A1. Svetlost sa njega pada na drugo neprozirno platno A2, u kome se nalaze dva identična uska proreza S1 i S2 paralelna sa S. 2 sistemi se prostiru u prostoru iza ekrana A2.

Baraba ogranak Novosibirskog koledža transportnih tehnologija po imenu N.A. Lunin.

Učiteljica: Nagoga Ekaterina Mihajlovna.

Tema: “Sočiva. Konstrukcija u sočivima. Formula tankih sočiva.

Cilj: dati znanja o sočivima, njihovim fizičkim svojstvima i karakteristikama.

Tokom nastave

Organiziranje vremena

Pozdrav.

Provjera domaćeg.

II. Učenje novog gradiva

Fenomen prelamanja svjetlosti je u osnovi rada sočiva i mnogih optičkih uređaja koji se koriste za upravljanje svjetlosnim snopovima i dobijanje optičkih slika.

Objektiv je optičko prozirno tijelo omeđeno sfernim površinama. Postojidve vrste sočiva :

a) konveksan;

b) konkavna.

Konveksna sočiva su : bikonveksan, plano-konveksan, konkavno-konveksan.

Konkavna sočiva mogu biti : bikonkavni, ravno-konkavni, konveksno-konkavni.

Zovu se sočiva čija je sredina deblja od ivicaokupljanje , i koje imaju deblje ivice- rasipanje (slajdovi 3,4) .

Eksperimentiraj

Snop svjetlosti usmjeren je na bikonveksno sočivo. Gledanjesabirno djelovanje takvog sočiva: svaka zraka koja pada na sočivo, nakon što se od njega prelomi, odstupa od svog prvobitnog smjera, približavajući se glavnoj optičkoj osi.

Opisano iskustvo prirodno dovodi studente do koncepata glavnog fokusa i žižne daljine sočiva.

Udaljenost od optičkog centra sočiva do njegovog glavnog fokusa naziva sežižna daljina sočiva . Označite ga slovomF, kao i sam fokus (slajdovi 4-6).

Zatim se razjašnjava put svetlosnih zraka kroz divergentno sočivo. Na sličan način se razmatra i pitanje djelovanja i parametara divergentnog sočiva. Na osnovu eksperimentalnih podataka možemo zaključiti da je fokus divergentnog sočiva imaginaran (slajd 7).

III . Konstrukcija u sočivima.

Konstrukcija pomoću sočiva slike objekata određenog oblika i veličine dobija se na sledeći način: recimo da je linija AB objekat koji se nalazi na određenoj udaljenosti od sočiva, znatno premašujući njegovu žižnu daljinu.

Iz svake tačke objekta kroz sočivo proći će nebrojeno mnogo zraka, od kojih, radi jasnoće, slika shematski prikazuje putanju samo tri zraka.

(slajdovi 8,9)

Ako je predmet na beskonačnoj udaljenosti od sočiva, tada se njegova slika dobija u stražnjem fokusu sočiva F 'validan , naopačke i smanjena na sličnu tačku.

(slajd 10)

Ako se objekt postavi između prednjeg fokusa i dvostruke žižne daljine, onda će slika biti snimljena iza dvostruke žižne daljine i bit će stvarna, obrnuta i uvećana.

(slajd 11)

Ako se objekt postavi na dvostruko većoj žižnoj daljini od sočiva, onda je rezultirajuća slika na drugoj strani sočiva na dvostrukoj žižnoj daljini od njega. Slika se dobija stvarna, obrnuta i jednaka po veličini subjektu.

(slajd 12)

Ako je predmet blizu sočiva i nalazi se na udaljenosti većoj od dvostruke žižne daljine sočiva, tada će njegova slika bitivalidan , naopačke i smanjena i nalaziće se iza glavnog fokusa na segmentu između njega i dvostruke žižne daljine.

(slajd 13)

Ako je predmet u ravnini prednjeg glavnog fokusa sočiva, tada će zraci, prošavši kroz sočivo, ići paralelno, a slika se može dobiti samo u beskonačnosti.

(slajd 14)

Ako je predmet postavljen na udaljenosti manjoj od glavne žižne daljine, tada će zraci napustiti sočivo u divergentnom snopu, a da se nigdje ne sijeku. Ovo rezultira slikomimaginarni , direktno i uvećano , tj. u ovom slučaju sočivo radi kao lupa.

(slajd 15)

IV. Izvođenje formule tankog sočiva.

(slajd 16)

Iz sličnosti zasjenjenih trokuta (slika 70) slijedi:

(slajd 17)

gdjed - udaljenost predmeta od sočiva;fudaljenost od objektiva do slike;F - žižna daljina. Optička snaga sočiva je:

U proračunima, numeričke vrijednosti stvarnih vrijednosti uvijek se zamjenjuju znakom plus, a imaginarne vrijednosti znakom minus (slajd 18).

Linearni zum

Iz sličnosti zasjenjenih trokuta (slika 71) slijedi:

(slajd 19)

v. Konsolidacija proučenog materijala.

Zašto se fokus divergentnog sočiva naziva virtuelnim?

Koja je razlika između stvarne slike tačke i imaginarne slike?

Po kom znaku se može saznati da li se ovo sočivo konvergira ili divergentno, sudeći samo po njegovom obliku?

Imenujte svojstvo konveksnog sočiva.(Prikupite paralelne zrake do jedne tačke.)

Rješavanje zadataka br. 1064, 1066 (P) (slajdovi 20,21)

§ 63-65, broj 1065(R)

Obrazovni: formirati pojmove o sočivima, vrstama sočiva i njihovim glavnim karakteristikama; formirati praktične vještine primjene znanja o svojstvima sočiva za pronalaženje slika grafičkom metodom Razvojni: razvijati sposobnost rada sa prosudbama; razvijati govor učenika kroz organizaciju dijaloške komunikacije u učionici; uključiti djecu u rješavanje obrazovnih problemskih situacija radi razvoja njihovog logičkog mišljenja; održavati pažnju učenika kroz promenu vaspitnih aktivnosti Vaspitni: gajiti saznajno interesovanje, interesovanje za predmet. Ciljevi lekcije

Sočivo je prozirno tijelo omeđeno dvije krivolinijske (najčešće sferne) ili zakrivljene i ravne površine. Sočivo je prozirno tijelo omeđeno dvije krivolinijske (najčešće sferne) ili zakrivljene i ravne površine. Objektiv Prvi spomen sočiva nalazi se u drevnoj grčkoj drami "Oblaci" (424. pne.) Aristofana, gdje se vatra palila uz pomoć konveksnog stakla i sunčeve svjetlosti. Leća (njem. Linse, od lat..lens - leća) - disk od prozirnog homogenog materijala, ograničen sa dvije polirane površine - sferične ili sferične i ravnog.. Sočivo

Oko je organ vida. Čovjek ne vidi kroz oči, već kroz oči, odakle se informacije prenose putem optičkog živca do određenih područja mozga, gdje se formira slika vanjskog svijeta koju vidimo. Svi ovi organi čine naš vizuelni analizator, odnosno vizuelni sistem.

Ako snop zraka paralelan glavnoj optičkoj osi padne na konvergentno sočivo, tada se nakon prelamanja u sočivu skupljaju u jednoj tački F, koja se naziva glavni fokus sočiva. U fokusu divergentnog sočiva sijeku se nastavci zraka, koji su prije prelamanja bili paralelni s njegovom glavnom optičkom osom. Fokus divergentnog sočiva je zamišljen. Postoje dva glavna fokusa; nalaze se na glavnoj optičkoj osi na istoj udaljenosti od optičkog centra sočiva na suprotnim stranama. Fokus sočiva Fokus sočiva (F) optički centar sočiva glavna optička os sočiva

Veličina i lokacija slike objekta u sabirnoj leći zavise od položaja objekta u odnosu na sočivo. U zavisnosti od toga koliko je objekat udaljen od sočiva, može se dobiti ili uvećana slika (F 2F). ili smanjen (d > 2F). Zaključak 2F). ili smanjen (d > 2F). Zaključak">

0 za konvergentna sočiva. D 0 za konvergentna sočiva. D24 Optička snaga dioptrije sočiva D > 0 za konvergentna sočiva. D 0 za konvergentna sočiva. D 0 za konvergentna sočiva. D 0 za konvergentna sočiva. D 0 za konvergentna sočiva. D title="(!LANG: dioptrija snage sočiva D > 0 za konvergentna sočiva. D

Higijena vida 1. Čitajte samo pri dobrom svjetlu. 2. Na dnevnom svetlu radnu površinu treba postaviti tako da je prozor sa leve strane. 3. Pod veštačkim osvetljenjem, stona lampa treba da bude sa leve strane i mora biti prekrivena abažurom. 4. Ne gledajte TV predugo. 5. Nakon svakog minuta rada na računaru potrebna je pauza.

viziju i pravilnu ishranu Velika važnost za dobar vid ima pravilnu ishranu, uključujući dovoljnu količinu vitamina, posebno D i A. Vitamin D se nalazi u namirnicama kao što su goveđa i svinjska džigerica, haringa, žumance, puter. Vitaminom A najbogatije su jetra bakalara, goveđa i svinjska džigerica, žumance kokošje jaje, kajmak, puter. Karoten - supstanca iz koje ljudski organizam sintetiše vitamin A - nalazi se u velikim količinama u šargarepi, slatkim paprikama, morskoj krkavi, šipak, zelenom luku, peršunu, kiselici, kajsijama, spanaću, zelenoj salati.

1. Zašto ne možete zalijevati cvijeće u bašti po sunčanom ljetnom danu? 2. Lepljenjem dva konveksna stakla sa sata možete dobiti prozračno konveksno sočivo. Ako se takvo sočivo stavi u vodu, hoće li to biti konvergentno sočivo? 3. Uporedite dva crteža. Šta zajedničko? Koja je razlika? Razmisli i odgovori

Koristeći sočivo, na ekranu se dobija obrnuta slika plamena svijeće. Kako će se veličina slike promijeniti ako je dio sočiva zaklonjen listom papira? 1. Dio slike će nestati. 2. Dimenzije slike se neće promijeniti. 3. Veličine će se povećati. 4. Dimenzije će se smanjiti. Pitanje 2

Primena sočiva Primena sočiva Leće su univerzalni optički element većine optičkih sistema. Leće su univerzalni optički element većine optičkih sistema. Bikonveksna sočiva se koriste u većini optičkih uređaja, sočivo oka je isto sočivo. Meniskusna sočiva se široko koriste u naočalama i Kontaktne leće. Bikonveksna sočiva se koriste u većini optičkih uređaja, sočivo oka je isto sočivo. Meniskusna sočiva se široko koriste u naočalama i kontaktnim sočivima. U konvergentnom snopu iza konvergentnog sočiva, svjetlosna energija je koncentrisana u fokusu sočiva. Na ovom principu se zasniva spaljivanje pomoću lupe.

Refleksija (označite svoj odgovor u tabeli) Prosudbe Da Ne Ne znam Na času sam: 1) naučio mnogo novih stvari; 2) pokazao svoje znanje; 3) sa interesovanjem komunicirao sa nastavnikom i drugovima iz razreda. Na času sam se osjećao: 1) slobodan; 2) ograničen; 3) udoban. Na času mi se dopalo: 1) kolektivno rešavanje kognitivnih zadataka i pitanja; 2) vidljivost; 3) drugo (navesti).

Hvala na pažnji, hvala na lekciji! Zadaća§ (Gendenstein L.E. Fizika. 8. razred. - M.: Mnemozina, 2009). (Gendenstein L.E. Fizika. 8. razred. - M.: Mnemozina, 2009).

Vrste sočiva Tanke - debljina sočiva je mala u odnosu na poluprečnike površina sočiva i udaljenost predmeta od sočiva. Formula tankog sočiva 1 1 + 1 = F d f . F= d f ; d+ f gdje je F žižna daljina; d je udaljenost od objekta do sočiva; f je rastojanje od sočiva do optičkog centra slike R 1 O O 1 glavne optičke ose R 2 O 2

Karakteristike sočiva 1. Žižna daljina Tačka u kojoj se zraci seku nakon prelamanja u sočivu naziva se glavni fokus sočiva (F). F

Karakteristike sočiva 1. Žižna daljina Konvergentno sočivo ima dva glavna realna fokusa. F Žižna daljina (F)

Karakteristike sočiva 2. Optička snaga sočiva Recipročna snaga žižne daljine naziva se optička snaga sočiva D=1/F Izmjerena u dioptrijama (dptr) 1 dioptrija=1/m Optička snaga konvergentnog sočiva se smatra pozitivnu vrijednost, a divergentno sočivo se smatra negativnim.

Zaštita vida Potrebno je: Nemoguće: Š posmatrati predmet na § čitanju dok jedete, uz svjetlost svijeće, u vozilu u pokretu i ležeći; na udaljenosti od najmanje 30 cm, sjedite za računarom na udaljenosti od 6070 cm od ekrana, od TV-a - 3 m (ekran bi trebao biti u visini očiju); Š tako da svjetlo pada s lijeve strane; Š vješto koristiti kućne aparate; Š vrste poslova opasnih za oči treba obavljati u posebnim naočalama; § gledanje televizije neprekidno duže od 2 sata; § da imaju prejako osvetljenje prostorije; § otvoreno gledajte u direktne zrake sunčeve svjetlosti; § protrljajte oči rukama ako vam se nađe prašina. W na udaru strano tijelo Obrišite oči čistom, vlažnom krpom. Ako primijetite kršenje vida, obratite se ljekaru (oftalmologu).