Σχέδιο:

Εισαγωγή

• 1. Ιστορία
• 2 Χαρακτηριστικά απλών φακών
• 3 Διαδρομή ακτίνων σε λεπτό φακό
• 4 Διαδρομή ακτίνων στο σύστημα φακών
• 5 Κατασκευή εικόνας με λεπτό συγκλίνοντα φακό
• 6 Φόρμουλα λεπτού φακού
• 7 Κλίμακα εικόνας
• 8 Υπολογισμός εστιακής απόστασης και οπτικής ισχύος φακού
• 9 Συνδυασμός πολλαπλών φακών (κεντρικό σύστημα)
• 10 Μειονεκτήματα ενός απλού φακού
• 11 Φακοί με ειδικές ιδιότητες
  • 11.1 Οργανικοί πολυμερείς φακοί
  • 11.2 Φακοί Quartz
  • 11.3 Φακοί πυριτίου
• 12 Χρήση φακών
Σημειώσεις
Βιβλιογραφία

Εισαγωγή

Επίπεδος-κυρτός φακός

Φακός(Γερμανός) Linse, από λατ. φακός- φακή) - ένα μέρος κατασκευασμένο από οπτικά διαφανές ομοιογενές υλικό, που περιορίζεται από δύο γυαλισμένες διαθλαστικές επιφάνειες περιστροφής, για παράδειγμα, σφαιρικές ή επίπεδες και σφαιρικές. Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο «ασφαιρικοί φακοί», των οποίων το σχήμα επιφάνειας διαφέρει από μια σφαίρα. Ως υλικά φακών χρησιμοποιούνται συνήθως οπτικά υλικά όπως γυαλί, οπτικό γυαλί, οπτικά διαφανή πλαστικά και άλλα υλικά.

Φακοί ονομάζονται επίσης και άλλες οπτικές συσκευές και φαινόμενα που δημιουργούν ένα παρόμοιο οπτικό αποτέλεσμα χωρίς να έχουν τα καθορισμένα εξωτερικά χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα:

• Επίπεδοι «φακοί» κατασκευασμένοι από υλικό με μεταβλητό δείκτη διάθλασης που αλλάζει ανάλογα με την απόσταση από το κέντρο
• Φακοί Fresnel
• Πλάκα ζώνης Fresnel με χρήση φαινομένου περίθλασης
• «Φακοί» αέρα στην ατμόσφαιρα - ετερογένεια των ιδιοτήτων, ειδικότερα, ο δείκτης διάθλασης (εκδηλώνεται με τη μορφή εικόνων που τρεμοπαίζουν αστέρια στον νυχτερινό ουρανό).
• Βαρυτικός φακός - φαινόμενο εκτροπής που παρατηρείται σε διαγαλαξιακές αποστάσεις Ηλεκτρομαγνητικά κύματαογκώδη αντικείμενα.
• Ο μαγνητικός φακός είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί σταθερό μαγνητικό πεδίο για να εστιάσει μια δέσμη φορτισμένων σωματιδίων (ιόντα ή ηλεκτρόνια) και χρησιμοποιείται σε μικροσκόπια ηλεκτρονίων και ιόντων.
• Η εικόνα ενός φακού που σχηματίζεται από ένα οπτικό σύστημα ή μέρος ενός οπτικού συστήματος. Χρησιμοποιείται κατά τον υπολογισμό του συμπλέγματος οπτικά συστήματα.

1. Ιστορία

Πρώτη αναφορά του Φακοίμπορεί να βρεθεί στο αρχαίο ελληνικό έργο «Τα σύννεφα» του Αριστοφάνη (424 π.Χ.), όπου η φωτιά παρήχθη χρησιμοποιώντας κυρτό γυαλί και ηλιακό φως.

Από τα έργα του Πλίνιου του Πρεσβύτερου (23 - 79) προκύπτει ότι αυτή η μέθοδος ανάφλεξης της φωτιάς ήταν επίσης γνωστή στη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία - περιγράφει επίσης, ίσως, την πρώτη περίπτωση χρήσης φακών για τη διόρθωση της όρασης - είναι γνωστό ότι ο Νέρων παρακολουθούσε μονομάχοι μέσα από ένα κοίλο σμαράγδι για τη διόρθωση της μυωπίας.

Ο Σενέκας (3 π.Χ. - 65) περιέγραψε το μεγεθυντικό αποτέλεσμα που δίνει μια γυάλινη μπάλα γεμάτη με νερό.

Ο Άραβας μαθηματικός Alhazen (965-1038) έγραψε την πρώτη σημαντική πραγματεία για την οπτική, περιγράφοντας πώς ο φακός του ματιού δημιουργεί μια εικόνα στον αμφιβληστροειδή. Οι φακοί ήρθαν σε ευρεία χρήση μόνο με την εμφάνιση των γυαλιών γύρω στη δεκαετία του 1280 στην Ιταλία.

Η Golden Gate είναι ορατή μέσα από σταγόνες βροχής που λειτουργούν ως φακοί.

Φυτό που φαίνεται μέσα από έναν αμφίκυρτο φακό

2. Χαρακτηριστικά απλών φακών

Ανάλογα με τις φόρμες που υπάρχουν περισυλλογή(θετικό) και διασκόρπιση(αρνητικοί) φακοί. Η ομάδα των συλλεκτικών φακών περιλαμβάνει συνήθως φακούς των οποίων η μέση είναι παχύτερη από τις άκρες τους και η ομάδα των αποκλίνων φακών περιλαμβάνει φακούς των οποίων οι άκρες είναι παχύτερες από τη μέση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό ισχύει μόνο εάν ο δείκτης διάθλασης του υλικού του φακού είναι μεγαλύτερος από αυτόν του περιβάλλον. Εάν ο δείκτης διάθλασης του φακού είναι χαμηλότερος, η κατάσταση θα αντιστραφεί. Για παράδειγμα, μια φυσαλίδα αέρα στο νερό είναι ένας αμφίκυρτος αποκλίνων φακός.

Οι φακοί τυπικά χαρακτηρίζονται από την οπτική τους ισχύ (μετρούμενη σε διόπτρες) ή την εστιακή τους απόσταση.

Για την κατασκευή οπτικών συσκευών με διορθωμένη οπτική εκτροπή (κυρίως χρωματική, που προκαλείται από διασπορά φωτός - αχρωματικά και αποχρωματικά), άλλες ιδιότητες των φακών/των υλικών τους είναι επίσης σημαντικές, για παράδειγμα, δείκτης διάθλασης, συντελεστής διασποράς, διαπερατότητα του υλικού στο επιλεγμένο οπτικό εύρος.

Μερικές φορές τα οπτικά συστήματα φακών/φακών (διαθλαστές) είναι ειδικά σχεδιασμένα για χρήση σε περιβάλλοντα με σχετικά υψηλό δείκτη διάθλασης (βλ. μικροσκόπιο εμβάπτισης, υγρά εμβάπτισης).

Τύποι φακών:
Περισυλλογή:
1 - αμφίκυρτο
2 - επίπεδο-κυρτό
3 - κοίλος-κυρτός (θετικός μηνίσκος)
Διασκόρπιση:
4 - αμφίκοιλη
5 - επίπεδο-κοίλο
6 - κυρτό-κοίλος (αρνητικός μηνίσκος)

Ένας κυρτός-κοίλος φακός ονομάζεται μηνίσκοςκαι μπορεί να είναι συλλογική (παχαίνει προς τη μέση), διάχυτη (παχαίνει προς τις άκρες) ή τηλεσκοπική (η εστιακή απόσταση είναι άπειρο). Έτσι, για παράδειγμα, οι φακοί των γυαλιών για τη μυωπία είναι κατά κανόνα αρνητικοί μηνίσκοι.

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή παρανόηση, η οπτική ισχύς ενός μηνίσκου με ίσες ακτίνες δεν είναι μηδενική, αλλά θετική και εξαρτάται από τον δείκτη διάθλασης του γυαλιού και το πάχος του φακού. Ένας μηνίσκος, τα κέντρα καμπυλότητας των επιφανειών του οποίου βρίσκονται σε ένα σημείο, ονομάζεται ομόκεντρος φακός (η οπτική ισχύς είναι πάντα αρνητική).

Μια χαρακτηριστική ιδιότητα ενός συλλεκτικού φακού είναι η ικανότητα να συλλέγει ακτίνες που προσπίπτουν στην επιφάνειά του σε ένα σημείο που βρίσκεται στην άλλη πλευρά του φακού.

Τα κύρια στοιχεία του φακού: NN - οπτικός άξονας - μια ευθεία γραμμή που διέρχεται από τα κέντρα των σφαιρικών επιφανειών που οριοθετούν τον φακό. O - οπτικό κέντρο - το σημείο που για τους αμφίκυρτους ή αμφίκυρτους (με τις ίδιες ακτίνες επιφάνειας) φακούς βρίσκεται στον οπτικό άξονα μέσα στον φακό (στο κέντρο του).
Σημείωση. Η διαδρομή των ακτίνων φαίνεται όπως σε έναν εξιδανικευμένο (λεπτό) φακό, χωρίς να υποδηλώνει διάθλαση στην πραγματική διεπαφή. Επιπλέον, εμφανίζεται μια κάπως υπερβολική εικόνα ενός αμφίκυρτου φακού

Εάν ένα φωτεινό σημείο S τοποθετηθεί σε μια ορισμένη απόσταση μπροστά από τον φακό συλλογής, τότε μια ακτίνα φωτός που κατευθύνεται κατά μήκος του άξονα θα περάσει μέσα από τον φακό χωρίς να διαθλαστεί και οι ακτίνες που δεν διέρχονται από το κέντρο θα διαθλαστούν προς το οπτικό άξονα και τέμνονται πάνω του σε κάποιο σημείο F, το οποίο και θα είναι η εικόνα του σημείου S. Αυτό το σημείο ονομάζεται συζυγής εστία ή απλά Συγκεντρώνω.

Εάν το φως πέφτει στον φακό από μια πολύ μακρινή πηγή, οι ακτίνες της οποίας μπορούν να αναπαρασταθούν σαν να έρχονται σε παράλληλη δέσμη, τότε κατά την έξοδο από αυτήν οι ακτίνες θα διαθλαστούν σε μεγαλύτερη γωνία και το σημείο F θα κινηθεί στον οπτικό άξονα πιο κοντά στο φακός. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ονομάζεται το σημείο τομής των ακτίνων που αναδύονται από τον φακό Συγκεντρώνω F’, και η απόσταση από το κέντρο του φακού μέχρι την εστίαση είναι η εστιακή απόσταση.

Οι ακτίνες που προσπίπτουν σε έναν αποκλίνοντα φακό θα διαθλαστούν προς τις άκρες του φακού κατά την έξοδο από αυτόν, δηλαδή θα διασκορπιστούν. Εάν αυτές οι ακτίνες συνεχιστούν προς την αντίθετη κατεύθυνση όπως φαίνεται στο σχήμα με μια διακεκομμένη γραμμή, τότε θα συγκλίνουν σε ένα σημείο F, το οποίο θα είναι Συγκεντρώνωαυτός ο φακός. Αυτό το κόλπο θα φανταστικο.

Φανταστική εστίαση ενός αποκλίνοντος φακού

Αυτό που ειπώθηκε για την εστίαση στον οπτικό άξονα ισχύει εξίσου για τις περιπτώσεις όπου η εικόνα ενός σημείου βρίσκεται σε μια κεκλιμένη γραμμή που διέρχεται από το κέντρο του φακού υπό γωνία ως προς τον οπτικό άξονα. Το επίπεδο που είναι κάθετο στον οπτικό άξονα, που βρίσκεται στην εστία του φακού, ονομάζεται εστιακό επίπεδο.

Οι συλλογικοί φακοί μπορούν να κατευθυνθούν προς ένα αντικείμενο από κάθε πλευρά, με αποτέλεσμα οι ακτίνες που περνούν μέσα από τον φακό να μπορούν να συλλέγονται τόσο από τη μία όσο και από την άλλη πλευρά. Έτσι, ο φακός έχει δύο εστίες - εμπρόςΚαι όπισθεν. Βρίσκονται στον οπτικό άξονα και στις δύο πλευρές του φακού στην εστιακή απόσταση από τα κύρια σημεία του φακού.

3. Διαδρομή ακτίνων σε λεπτό φακό

Ένας φακός για τον οποίο το πάχος υποτίθεται ότι είναι μηδέν ονομάζεται "λεπτός" στην οπτική. Για έναν τέτοιο φακό, δεν δείχνουν δύο κύρια επίπεδα, αλλά ένα στο οποίο το μπροστινό και το πίσω μέρος φαίνεται να συγχωνεύονται.

Ας εξετάσουμε την κατασκευή μιας διαδρομής δέσμης αυθαίρετης κατεύθυνσης σε ένα λεπτό φακό συλλογής. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούμε δύο ιδιότητες ενός λεπτού φακού:

• Η δέσμη που διέρχεται από το οπτικό κέντρο του φακού δεν αλλάζει την κατεύθυνσή της.

• Οι παράλληλες ακτίνες που διέρχονται από τον φακό συγκλίνουν στο εστιακό επίπεδο.

Ας εξετάσουμε μια ακτίνα SA μιας αυθαίρετης κατεύθυνσης που προσπίπτει σε ένα φακό στο σημείο Α. Ας κατασκευάσουμε μια γραμμή διάδοσής της μετά τη διάθλαση στον φακό. Για να γίνει αυτό, κατασκευάζουμε μια ακτίνα OB παράλληλη με SA και που διέρχεται από το οπτικό κέντρο Ο του φακού. Σύμφωνα με την πρώτη ιδιότητα του φακού, η ακτίνα ΟΒ δεν θα αλλάξει την κατεύθυνση και θα τέμνει το εστιακό επίπεδο στο σημείο Β. Σύμφωνα με τη δεύτερη ιδιότητα του φακού, η παράλληλη ακτίνα SA μετά τη διάθλαση πρέπει να τέμνει το εστιακό επίπεδο ταυτόχρονα σημείο. Έτσι, αφού περάσει από τον φακό, η ακτίνα SA θα ακολουθήσει τη διαδρομή ΑΒ.

Άλλες δοκοί, όπως η δοκός SPQ, μπορούν να κατασκευαστούν με παρόμοιο τρόπο.

Ας υποδηλώσουμε την απόσταση SO από τον φακό στην πηγή φωτός με u, την απόσταση OD από τον φακό έως το σημείο εστίασης των ακτίνων με v και την εστιακή απόσταση OF με f. Ας εξαγάγουμε έναν τύπο που συνδέει αυτές τις ποσότητες.

Ας εξετάσουμε δύο ζεύγη όμοιων τριγώνων: 1) SOA και OFB. 2) DOA και DFB. Ας γράψουμε τις αναλογίες

Διαιρώντας την πρώτη αναλογία με τη δεύτερη, παίρνουμε

Αφού διαιρέσουμε και τις δύο πλευρές της έκφρασης με v και αναδιατάξουμε τους όρους, φτάνουμε στον τελικό τύπο

πού είναι η εστιακή απόσταση του λεπτού φακού.

4. Διαδρομή ακτίνων στο σύστημα φακών

Η διαδρομή των ακτίνων σε ένα σύστημα φακών κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τις ίδιες μεθόδους όπως για έναν μόνο φακό.

Εξετάστε ένα σύστημα δύο φακών, ο ένας από τους οποίους έχει εστιακή απόσταση OF και ο δεύτερος O 2 F 2. Κατασκευάζουμε τη διαδρομή SAB για τον πρώτο φακό και συνεχίζουμε το τμήμα AB μέχρι να εισέλθει στον δεύτερο φακό στο σημείο C.

Από το σημείο O 2 κατασκευάζουμε μια ακτίνα O 2 E, παράλληλη με την ΑΒ. Όταν τέμνει το εστιακό επίπεδο του δεύτερου φακού, αυτή η ακτίνα θα δώσει το σημείο Ε. Σύμφωνα με τη δεύτερη ιδιότητα ενός λεπτού φακού, η ακτίνα ΑΒ, αφού περάσει από τον δεύτερο φακό, θα ακολουθήσει τη διαδρομή ΒΕ. Η τομή αυτής της γραμμής με τον οπτικό άξονα του δεύτερου φακού θα δώσει το σημείο D, όπου θα εστιαστούν όλες οι ακτίνες που αναδύονται από την πηγή S και διέρχονται από τους δύο φακούς.

5. Κατασκευή εικόνας με λεπτό συλλεκτικό φακό

Κατά την παρουσίαση των χαρακτηριστικών των φακών, ελήφθη υπόψη η αρχή της κατασκευής μιας εικόνας ενός φωτεινού σημείου στο επίκεντρο ενός φακού. Οι ακτίνες που προσπίπτουν στον φακό από τα αριστερά περνούν από την πίσω εστία του και οι ακτίνες που προσπίπτουν στα δεξιά περνούν από την μπροστινή του εστία. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι με τους αποκλίνοντες φακούς, αντίθετα, η πίσω εστία βρίσκεται μπροστά από τον φακό και η μπροστινή εστίαση είναι πίσω.

Κατασκευή εικόνας αντικειμένων με φακό μια ορισμένη μορφήκαι διαστάσεις, προκύπτει ως εξής: ας υποθέσουμε ότι η γραμμή ΑΒ αντιπροσωπεύει ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε μια ορισμένη απόσταση από τον φακό, υπερβαίνοντας σημαντικά την εστιακή του απόσταση. Από κάθε σημείο του αντικειμένου, ένας αναρίθμητος αριθμός ακτίνων θα περάσει μέσα από τον φακό, εκ των οποίων, για λόγους σαφήνειας, το σχήμα δείχνει σχηματικά την πορεία μόνο τριών ακτίνων.

Τρεις ακτίνες που προέρχονται από το σημείο Α θα περάσουν μέσα από το φακό και θα τέμνονται στα αντίστοιχα σημεία εξαφάνισής τους στο A 1 B 1 για να σχηματίσουν μια εικόνα. Η εικόνα που προκύπτει είναι έγκυροςΚαι άνω κάτω.

Σε αυτήν την περίπτωση, η εικόνα λήφθηκε σε συζευγμένη εστίαση σε ένα συγκεκριμένο εστιακό επίπεδο FF, κάπως μακριά από το κύριο εστιακό επίπεδο F'F', που τρέχει παράλληλα με αυτό μέσω της κύριας εστίασης.

Εάν ένα αντικείμενο βρίσκεται σε άπειρη απόσταση από τον φακό, τότε η εικόνα του λαμβάνεται στην πίσω εστία του φακού F' έγκυρος, άνω κάτωΚαι μειωμένοςμέχρι να μοιάζει με ένα σημείο.

Εάν ένα αντικείμενο βρίσκεται κοντά στο φακό και βρίσκεται σε απόσταση που υπερβαίνει το διπλάσιο της εστιακής απόστασης του φακού, τότε η εικόνα του θα είναι έγκυρος, άνω κάτωΚαι μειωμένοςκαι θα βρίσκεται πίσω από την κύρια εστίαση στο τμήμα μεταξύ αυτής και της διπλής εστιακής απόστασης.

Εάν ένα αντικείμενο τοποθετηθεί σε διπλάσια εστιακή απόσταση από το φακό, τότε η εικόνα που προκύπτει βρίσκεται στην άλλη πλευρά του φακού σε διπλάσια εστιακή απόσταση από αυτόν. Λαμβάνεται η εικόνα έγκυρος, άνω κάτωΚαι ίσο σε μέγεθοςθέμα.

Εάν ένα αντικείμενο τοποθετηθεί μεταξύ της μπροστινής εστίασης και της διπλής εστιακής απόστασης, τότε η εικόνα θα ληφθεί πίσω από το διπλό εστιακό μήκος και θα έγκυρος, άνω κάτωΚαι διευρυμένη.

Εάν το αντικείμενο βρίσκεται στο επίπεδο της μπροστινής κύριας εστίας του φακού, τότε οι ακτίνες που διέρχονται από τον φακό θα πάνε παράλληλα και η εικόνα μπορεί να ληφθεί μόνο στο άπειρο.

Εάν ένα αντικείμενο τοποθετηθεί σε απόσταση μικρότερη από την κύρια εστιακή απόσταση, τότε οι ακτίνες θα βγουν από τον φακό σε μια αποκλίνουσα δέσμη, χωρίς να τέμνονται πουθενά. Η εικόνα είναι τότε φανταστικο, απευθείαςΚαι διευρυμένη, δηλαδή σε αυτή την περίπτωση ο φακός λειτουργεί σαν μεγεθυντικός φακός.

Είναι εύκολο να παρατηρήσετε ότι όταν ένα αντικείμενο πλησιάζει την μπροστινή εστίαση του φακού από το άπειρο, η εικόνα απομακρύνεται από την πίσω εστία και, όταν το αντικείμενο φτάσει στο μπροστινό επίπεδο εστίασης, εμφανίζεται στο άπειρο από αυτό.

Αυτό το μοτίβο έχει μεγάλη σημασία στην πράξη διάφοροι τύποιφωτογραφική εργασία, επομένως, για να προσδιορίσετε τη σχέση μεταξύ της απόστασης από το αντικείμενο στο φακό και από το φακό στο επίπεδο εικόνας, πρέπει να γνωρίζετε τα βασικά φόρμουλα φακού.

6. Thin Lens Formula

Οι αποστάσεις από το σημείο του αντικειμένου στο κέντρο του φακού και από το σημείο της εικόνας στο κέντρο του φακού ονομάζονται συζευγμένες εστιακές αποστάσεις.

Αυτές οι ποσότητες είναι αλληλεξαρτώμενες και καθορίζονται από έναν τύπο που ονομάζεται φόρμουλα λεπτού φακού(ανακαλύφθηκε από τον Isaac Barrow):

πού είναι η απόσταση από το φακό στο αντικείμενο; - απόσταση από τον φακό στην εικόνα. - η κύρια εστιακή απόσταση του φακού. Στην περίπτωση ενός χοντρού φακού, ο τύπος παραμένει αμετάβλητος με τη μόνη διαφορά ότι οι αποστάσεις μετρώνται όχι από το κέντρο του φακού, αλλά από τα κύρια επίπεδα.

Για να βρείτε μια ή την άλλη άγνωστη ποσότητα με δύο γνωστές, χρησιμοποιήστε τις ακόλουθες εξισώσεις:

Σημειωτέον ότι τα σημάδια των ποσοτήτων u , v , φάεπιλέγονται με βάση τις ακόλουθες εκτιμήσεις - για μια πραγματική εικόνα από ένα πραγματικό αντικείμενο σε έναν συγκλίνοντα φακό - όλες αυτές οι ποσότητες είναι θετικές. Εάν η εικόνα είναι φανταστική, η απόσταση από αυτήν λαμβάνεται ως αρνητική· εάν το αντικείμενο είναι φανταστικό, η απόσταση από αυτήν είναι αρνητική· εάν ο φακός αποκλίνει, η εστιακή απόσταση είναι αρνητική.

Εικόνες μαύρων γραμμάτων μέσα από ένα λεπτό κυρτό φακό με εστιακή απόσταση f (εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα). Εμφανίζονται οι ακτίνες για τα γράμματα E, I και K (με μπλε, πράσινο και πορτοκαλί, αντίστοιχα). Οι διαστάσεις της πραγματικής και της ανεστραμμένης εικόνας E (2f) είναι ίδιες. Εικόνα I (f) - στο άπειρο. Το K (στο f/2) έχει διπλάσιο μέγεθος από την εικονική και την άμεση εικόνα

7. Κλίμακα εικόνας

Η κλίμακα εικόνας () είναι ο λόγος των γραμμικών διαστάσεων της εικόνας προς τις αντίστοιχες γραμμικές διαστάσεις του αντικειμένου. Αυτή η σχέση μπορεί να εκφραστεί έμμεσα με το κλάσμα , όπου είναι η απόσταση από το φακό στην εικόνα. - απόσταση από το φακό στο αντικείμενο.

Εδώ υπάρχει ένας παράγοντας μείωσης, δηλαδή ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές οι γραμμικές διαστάσεις της εικόνας είναι μικρότερες από τις πραγματικές γραμμικές διαστάσεις του αντικειμένου.

Στην πρακτική των υπολογισμών, είναι πολύ πιο βολικό να εκφραστεί αυτή η σχέση σε τιμές ή όπου είναι η εστιακή απόσταση του φακού.

8. Υπολογισμός εστιακής απόστασης και οπτικής ισχύος του φακού

Η τιμή της εστιακής απόστασης για έναν φακό μπορεί να υπολογιστεί από τον ακόλουθο τύπο:

Δείκτης διάθλασης του υλικού του φακού,

Η απόσταση μεταξύ των σφαιρικών επιφανειών ενός φακού κατά μήκος του οπτικού άξονα, γνωστή και ως πάχος φακού, και τα πρόσημα των ακτίνων θεωρούνται θετικά αν το κέντρο της σφαιρικής επιφάνειας βρίσκεται στα δεξιά του φακού και αρνητικά αν στα αριστερά. Εάν είναι αμελητέα μικρός σε σχέση με την εστιακή του απόσταση, τότε ένας τέτοιος φακός ονομάζεται λεπτός, και η εστιακή του απόσταση μπορεί να βρεθεί ως:

όπου R>0 εάν το κέντρο καμπυλότητας είναι δεξιά του κύριου οπτικού άξονα. 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)

(Αυτός ο τύπος ονομάζεται επίσης φόρμουλα λεπτού φακού.) Η εστιακή απόσταση είναι θετική για συγκλίνοντες φακούς και αρνητική για αποκλίνοντες φακούς. Η ποσότητα ονομάζεται οπτική ισχύςΦακοί. Η οπτική ισχύς ενός φακού μετριέται σε διόπτρες, οι μονάδες του οποίου είναι Μ −1 .

Αυτοί οι τύποι μπορούν να ληφθούν εξετάζοντας προσεκτικά τη διαδικασία κατασκευής μιας εικόνας σε έναν φακό χρησιμοποιώντας το νόμο του Snell, αν περάσουμε από τους γενικούς τριγωνομετρικούς τύπους στην παραξονική προσέγγιση.

Οι φακοί είναι συμμετρικοί, δηλαδή έχουν την ίδια εστιακή απόσταση ανεξάρτητα από την κατεύθυνση του φωτός - αριστερά ή δεξιά, κάτι που, ωστόσο, δεν ισχύει για άλλα χαρακτηριστικά, για παράδειγμα, εκτροπές, το μέγεθος των οποίων εξαρτάται από την πλευρά του ο φακός είναι στραμμένος προς το φως.

9. Συνδυασμός πολλαπλών φακών (κεντρικό σύστημα)

Οι φακοί μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους για τη δημιουργία πολύπλοκων οπτικών συστημάτων. Η οπτική ισχύς ενός συστήματος δύο φακών μπορεί να βρεθεί ως το απλό άθροισμα των οπτικών δυνάμεων κάθε φακού (υποθέτοντας ότι και οι δύο φακοί μπορούν να θεωρηθούν λεπτοί και βρίσκονται κοντά ο ένας στον άλλο στον ίδιο άξονα):

Εάν οι φακοί βρίσκονται σε μια ορισμένη απόσταση μεταξύ τους και οι άξονές τους συμπίπτουν (ένα σύστημα αυθαίρετου αριθμού φακών με αυτήν την ιδιότητα ονομάζεται κεντραρισμένο σύστημα), τότε η συνολική οπτική τους ισχύς μπορεί να βρεθεί με επαρκή βαθμό ακρίβειας από την εξής έκφραση:

πού είναι η απόσταση μεταξύ των κύριων επιπέδων των φακών.

10. Μειονεκτήματα ενός απλού φακού

Ο σύγχρονος φωτογραφικός εξοπλισμός θέτει υψηλές απαιτήσεις στην ποιότητα της εικόνας.

Η εικόνα που παράγεται από έναν απλό φακό, λόγω μιας σειράς ελλείψεων, δεν ικανοποιεί αυτές τις απαιτήσεις. Η εξάλειψη των περισσότερων ελλείψεων επιτυγχάνεται με την κατάλληλη επιλογή ενός αριθμού φακών σε ένα κεντραρισμένο οπτικό σύστημα - έναν φακό. Οι εικόνες που λαμβάνονται με απλούς φακούς έχουν διάφορα μειονεκτήματα. Τα μειονεκτήματα των οπτικών συστημάτων ονομάζονται εκτροπές, οι οποίες χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:

• Γεωμετρικές εκτροπές
  • Σφαιρική εκτροπή;
  • Κώμα;
  • Αστιγματισμός;
  • Παραμόρφωση;
  • Καμπυλότητα πεδίου εικόνας.
• Χρωματική εκτροπή;
• Εκτροπή περίθλασης (αυτή η εκτροπή προκαλείται από άλλα στοιχεία του οπτικού συστήματος και δεν έχει καμία σχέση με τον ίδιο τον φακό).

11. Φακοί με ειδικές ιδιότητες

11.1. Οργανικοί πολυμερείς φακοί

Τα πολυμερή καθιστούν δυνατή τη δημιουργία φθηνών ασφαιρικών φακών χρησιμοποιώντας χύτευση.

Φακοί επαφής

Στον τομέα της οφθαλμολογίας έχουν αναπτυχθεί μαλακοί φακοί επαφής. Η παραγωγή τους βασίζεται στη χρήση υλικών διφασικής φύσης, που συνδυάζουν θραύσματα οργανοπυρίτιο ή πολυμερές οργανοπυρίτιο σιλικόνηκαι ένα υδρόφιλο πολυμερές υδρογέλης. Η εργασία για περισσότερα από 20 χρόνια οδήγησε στη δημιουργία στα τέλη της δεκαετίας του '90 φακών υδρογέλης σιλικόνης, οι οποίοι, χάρη στο συνδυασμό υδρόφιλων ιδιοτήτων και υψηλής διαπερατότητας οξυγόνου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνεχώς για 30 ημέρες όλο το εικοσιτετράωρο.

11.2. Φακοί χαλαζία

Το γυαλί χαλαζία είναι επαναλειωμένο καθαρό πυρίτιο με μικρές (περίπου 0,01%) προσθήκες Al 2 O 3, CaO και MgO. Χαρακτηρίζεται από υψηλή αντοχή στη θερμότητα και αδράνεια σε πολλές χημικές ουσίες με εξαίρεση το υδροφθορικό οξύ.

Το διαφανές γυαλί χαλαζία μεταδίδει καλά τις υπεριώδεις και τις ακτίνες του ορατού φωτός.

11.3. Φακοί πυριτίου

Το πυρίτιο συνδυάζει εξαιρετικά υψηλή διασπορά με την υψηλότερη απόλυτη τιμή δείκτη διάθλασης n=3,4 στο εύρος υπερύθρων και πλήρη αδιαφάνεια στο ορατό εύρος του φάσματος.

Επιπλέον, ήταν οι ιδιότητες του πυριτίου και οι πιο πρόσφατες τεχνολογίες για την επεξεργασία του που κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία φακών για την περιοχή ακτίνων Χ των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

12. Χρήση φακών

Οι φακοί είναι ένα καθολικό οπτικό στοιχείο των περισσότερων οπτικών συστημάτων.

Η παραδοσιακή χρήση των φακών είναι κιάλια, τηλεσκόπια, οπτικά σκοπευτικά, θεοδόλιθοι, μικροσκόπια και εξοπλισμός φωτογραφίας και βίντεο. Ως μεγεθυντικοί φακοί χρησιμοποιούνται απλοί συγκλίνοντες φακοί.

Ένας άλλος σημαντικός τομέας εφαρμογής των φακών είναι η οφθαλμολογία, όπου χωρίς αυτούς είναι αδύνατο να διορθωθούν ελαττώματα όρασης - μυωπία, υπερμετρωπία, ακατάλληλη στέγαση, αστιγματισμός και άλλες ασθένειες. Οι φακοί χρησιμοποιούνται σε συσκευές όπως γυαλιά και φακοί επαφής.

Στη ραδιοαστρονομία και το ραντάρ, οι διηλεκτρικοί φακοί χρησιμοποιούνται συχνά για τη συλλογή μιας ροής ραδιοκυμάτων σε μια κεραία λήψης ή την εστίασή τους σε έναν στόχο.

Στο σχεδιασμό των πυρηνικών βομβών πλουτωνίου, συστήματα φακών από εκρηκτικά με διαφορετικές ταχύτητες έκρηξης (δηλαδή με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης) χρησιμοποιήθηκαν για τη μετατροπή ενός σφαιρικού αποκλίνοντος ωστικού κύματος από μια σημειακή πηγή (πυροκροτητής) σε σφαιρική συγκλίνουσα.

Σημειώσεις

1. Η επιστήμη στη Σιβηρία - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
2. Φακοί σιλικόνης για τη σειρά υπερύθρων - www.optotl.ru/mat/Si#2

και 1. Νόμοι της γεωμετρικής οπτικής Η αιτιολόγησή τους από τη σκοπιά της θεωρίας του Huygens.

Η οπτική είναι η επιστήμη της φύσης του φωτός και των φαινομένων που σχετίζονται με τη διάδοση και την αλληλεπίδραση του φωτός. Η οπτική διατυπώθηκε για πρώτη φορά στα μέσα του 17ου αιώνα από τους Newton και Huygens. Διατύπωσαν τους νόμους της γεωμετρικής οπτικής: 1). Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός - το φως διαδίδεται με τη μορφή ακτίνων, απόδειξη του οποίου είναι ο σχηματισμός μιας έντονης σκιάς στην οθόνη εάν υπάρχει ένα αδιαφανές φράγμα στη διαδρομή των ακτίνων φωτός. Απόδειξη αυτού είναι ο σχηματισμός μισοφέγγαρου.

2).νόμος της ανεξαρτησίας των φωτεινών δεσμών - εάν το φως ρέει από δύο ανεξάρτητες

Και
οι πηγές διασταυρώνονται, δεν εξοργίζουν η μία την άλλη.

3). Ο νόμος της ανάκλασης του φωτός - εάν μια φωτεινή ροή πέσει στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, τότε μπορεί να βιώσει ανάκλαση και διάθλαση. Σε αυτή την περίπτωση, οι προσπίπτουσες, οι ανακλώμενες, οι διαθλασμένες και οι κανονικές ακτίνες βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Και η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.

4).Το ημίτονο της γωνίας πρόσπτωσης αναφέρεται στο ημίτονο της γωνίας ανάκλασης. καθώς και δείκτες της αναλογίας διάθλασης δύο μέσων.
Αρχή του Huygens: αν το φως είναι κύμα, τότε ένα μέτωπο κύματος διαδίδεται από την πηγή φωτός και κάθε σημείο στο μέτωπο του κύματος σε μια δεδομένη στιγμή είναι πηγή δευτερευόντων κυμάτων, το περίβλημα των δευτερευόντων κυμάτων αντιπροσωπεύει ένα νέο μέτωπο κύματος.

Ο Νεύτων εξήγησε τον πρώτο νόμο από

Πληγές της παρόρμησης της 2ης δυναμικής, και

Ο Χάιγκενς δεν μπορούσε να το εξηγήσει. t

2ος νόμος: Huygens: δύο ασύμφωνα κύματα δεν ενοχλούν το ένα το άλλο

Newton: δεν μπορούσα: η σύγκρουση σωματιδίων είναι μια διαταραχή.

3ο z-n: Newton: εξήγησε πώς και z-διατήρηση της ορμής

4-ου zn.

μπροστά από ένα σπασμένο κύμα.

Τον 19ο αιώνα εμφανίστηκαν διάφορα έργα: Fresnel, Young, που υποστήριξε ότι το φως είναι κύμα Στα μέσα του 19ου αιώνα δημιουργήθηκε η θεωρία του Maxwell για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, σύμφωνα με τη θεωρία ότι αυτά τα κύματα είναι εγκάρσια και μόνο το φωτεινό κύμα βιώνει το φαινόμενο της πόλωσης .

Ολική εσωτερική αντανάκλαση.

2. Φακοί. Παραγωγή της φόρμουλας του φακού. Κατασκευή εικόνων σε φακό. Φακοί

Ο φακός είναι συνήθως ένα γυάλινο σώμα που οριοθετείται και στις δύο πλευρές από σφαιρικές επιφάνειες. Σε μια συγκεκριμένη περίπτωση, μια από τις επιφάνειες του φακού μπορεί να είναι ένα επίπεδο, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως μια σφαιρική επιφάνεια απείρως μεγάλης ακτίνας. Οι φακοί μπορούν να κατασκευαστούν όχι μόνο από γυαλί, αλλά και από οποιαδήποτε διαφανή ουσία (χαλαζία, ορυκτό αλάτι κ.λπ.). Οι επιφάνειες των φακών μπορούν επίσης να έχουν πιο πολύπλοκα σχήματα, για παράδειγμα κυλινδρικές, παραβολικές.

Το σημείο Ο είναι το οπτικό κέντρο του φακού.

Πάχος φακού O 1 O 2.

Τα C 1 και C 2 είναι τα κέντρα των σφαιρικών επιφανειών που περιορίζουν τον φακό.

Κάθε ευθεία γραμμή που διέρχεται από το οπτικό κέντρο ονομάζεται οπτικός άξονας του φακού. Αυτός από τους άξονες που διέρχεται από τα κέντρα και των δύο διαθλαστικών επιφανειών του φακού ονομάζεται. κύριο οπτικό άξονα. Τα υπόλοιπα είναι δευτερεύοντες άξονες.

Παραγωγή της φόρμουλας του φακού

;
;
;
;

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

EG=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 =c/n 2

(h 2 /r 1 +h 2 /r 2)=1/S 1 +1/r 1 +1/S 2 +1/r 2 =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 - κυρτός

r 1, r 2<0 – κοίλος

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

Κατασκευή εικόνων σε φακό

3. Παρεμβολή φωτός. Πλάτος κατά την παρεμβολή. Υπολογισμός του μοτίβου παρεμβολής στο πείραμα του Young.

Παρεμβολή φωτόςείναι το φαινόμενο της υπέρθεσης κυμάτων από δύο ή περισσότερες συνεκτικές πηγές, με αποτέλεσμα η ενέργεια αυτών των κυμάτων να ανακατανέμεται στο χώρο. Στην περιοχή που επικαλύπτονται τα κύματα, οι ταλαντώσεις αλληλοεπικαλύπτονται και τα κύματα συνδυάζονται, με αποτέλεσμα σε άλλα σημεία να γίνονται ισχυρότερες ταλαντώσεις και σε άλλα πιο αδύναμες. Σε κάθε σημείο του μέσου, η προκύπτουσα ταλάντωση θα είναι το άθροισμα όλων των ταλαντώσεων που έχουν φτάσει σε αυτό το σημείο. Η προκύπτουσα ταλάντωση σε κάθε σημείο του μέσου έχει σταθερό πλάτος στο χρόνο, ανάλογα με την απόσταση του σημείου του μέσου από τις πηγές ταλαντώσεων. Αυτό το είδος προσθήκης ταλαντώσεων ονομάζεται παρεμβολές από συνεκτικές πηγές.

Ας πάρουμε μια σημειακή πηγή S από την οποία διαδίδεται ένα σφαιρικό κύμα. Στη διαδρομή του κύματος τοποθετείται ένα εμπόδιο με δύο οπές s1 και s2, που βρίσκονται συμμετρικά ως προς την πηγή S. Οι οπές s1 και s2 ταλαντώνονται με το ίδιο πλάτος και στις ίδιες φάσεις, επειδή τις αποστάσεις τους από

οι πηγές S είναι ίδιες. Στα δεξιά του εμποδίου θα διαδοθούν δύο σφαιρικά κύματα και σε κάθε σημείο του μέσου θα προκύψει μια ταλάντωση ως αποτέλεσμα της προσθήκης αυτών των δύο κυμάτων. Ας εξετάσουμε το αποτέλεσμα της πρόσθεσης σε ένα ορισμένο σημείο Α που βρίσκεται σε αποστάσεις r1 και r2 από τις πηγές s1 και s2 αντίστοιχα.Ταλαντώσεις των πηγών s1 και s2

που έχουν τις ίδιες φάσεις μπορούν να αναπαρασταθούν ως:

Στη συνέχεια, οι ταλαντώσεις που έφτασαν στο σημείο Α, αντίστοιχα, από τις πηγές s1 και s2:
, Οπου
-συχνότητα ταλάντωσης. Η διαφορά φάσης των συστατικών των ταλαντώσεων στο σημείο Α θα είναι
. Το πλάτος της προκύπτουσας ταλάντωσης εξαρτάται από τη διαφορά φάσης: εάν η διαφορά φάσης = 0 ή πολλαπλάσιο του 2 (διαφορά διαδρομής ακτίνας = 0 ή ακέραιος αριθμός μηκών κύματος), τότε το πλάτος έχει μέγιστη τιμή: A = A1 + A2. Αν διαφορά φάσης = περιττός αριθμός (η διαφορά στη διαδρομή των ακτίνων = περιττός αριθμός ημικυμάτων), τότε το πλάτος έχει ελάχιστη τιμή ίση με τη διαφορά στα άθροισμα πλάτη.

Σχέδιο για την εφαρμογή παρεμβολών φωτός Η μέθοδος του Young. Η πηγή φωτός είναι μια έντονα φωτισμένη στενή σχισμή S στην οθόνη A1. Το φως από αυτό πέφτει στη δεύτερη αδιαφανή οθόνη A2, στην οποία υπάρχουν δύο ίδιες στενές σχισμές S1 και S 2, παράλληλες με το S. Στο χώρο πίσω από την οθόνη A2, διαδίδονται 2 συστήματα

Παράρτημα Barabinsk του Novosibirsk College of Transport Technologies με το όνομα N.A. Λουνίνα.

Δάσκαλος: Nagoga Ekaterina Mikhailovna.

Θέμα: «Φακοί. Κατασκευή σε φακούς. Λεπτή φόρμουλα φακών."

Στόχος: παρέχουν γνώσεις για τους φακούς, τις φυσικές ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά τους.

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων

Οργάνωση χρόνου

Χαιρετίσματα.

Έλεγχος εργασιών για το σπίτι.

II. Εκμάθηση νέου υλικού

Το φαινόμενο της διάθλασης φωτός αποτελεί τη βάση της δράσης των φακών και πολλών οπτικών οργάνων που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των ακτίνων φωτός και τη λήψη οπτικών εικόνων.

Φακός είναι ένα οπτικό διαφανές σώμα που οριοθετείται από σφαιρικές επιφάνειες. Υπάρχειδύο τύπους φακών :

α) κυρτό·

β) κοίλο.

Υπάρχουν κυρτές φακοί : αμφίκυρτο, επίπεδο-κυρτό, κοίλο-κυρτό.

Οι κοίλοι φακοί μπορεί να είναι : αμφίκοιλος, επίπεδο-κοίλος, κυρτός-κοίλος.

Ονομάζονται φακοί των οποίων τα κέντρα είναι παχύτερα από τις άκρες τουςπερισυλλογή , και τα οποία έχουν παχύτερες άκρες- σκόρπισμα (διαφάνειες 3,4) .

Πείραμα

Μια δέσμη φωτός κατευθύνεται σε έναν αμφίκυρτο φακό. παρακολουθούμετο συλλεκτικό αποτέλεσμα ενός τέτοιου φακού: κάθε ακτίνα που προσπίπτει στον φακό, αφού διαθλαστεί από αυτόν, αποκλίνει από την αρχική του κατεύθυνση, πλησιάζοντας τον κύριο οπτικό άξονα.

Η εμπειρία που περιγράφεται οδηγεί φυσικά τους μαθητές στις έννοιες της κύριας εστίασης και της εστιακής απόστασης ενός φακού.

Η απόσταση από το οπτικό κέντρο του φακού μέχρι την κύρια εστίασή του ονομάζεταιεστιακή απόσταση του φακού . Υποδεικνύεται από την επιστολήφά, όπως το ίδιο το κόλπο (διαφάνειες 4-6).

Στη συνέχεια, προσδιορίζεται η διαδρομή των ακτίνων φωτός μέσα από έναν αποκλίνοντα φακό. Το ζήτημα της δράσης και των παραμέτρων ενός αποκλίνοντος φακού εξετάζεται με παρόμοιο τρόπο. Με βάση πειραματικά δεδομένα, μπορούμε να συμπεράνουμε: η εστίαση του αποκλίνοντος φακού είναι φανταστική (διαφάνεια 7).

III . Κατασκευή σε φακούς.

Η κατασκευή μιας εικόνας αντικειμένων με ορισμένο σχήμα και μέγεθος από έναν φακό προκύπτει ως εξής: ας υποθέσουμε ότι η γραμμή AB αντιπροσωπεύει ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε μια ορισμένη απόσταση από το φακό, υπερβαίνοντας σημαντικά την εστιακή του απόσταση.

Από κάθε σημείο του αντικειμένου, ένας αναρίθμητος αριθμός ακτίνων θα περάσει μέσα από τον φακό, εκ των οποίων, για λόγους σαφήνειας, το σχήμα δείχνει σχηματικά την πορεία μόνο τριών ακτίνων.

(διαφάνειες 8,9)

Εάν ένα αντικείμενο βρίσκεται σε άπειρη απόσταση από τον φακό, τότε η εικόνα του λαμβάνεται στην πίσω εστία του φακού F'έγκυρος , άνω κάτω Και μειωμένος μέχρι να μοιάζει με ένα σημείο.

(διαφάνεια 10)

Εάν ένα αντικείμενο τοποθετηθεί μεταξύ της μπροστινής εστίασης και της διπλής εστιακής απόστασης, η εικόνα θα ληφθεί πίσω από τη διπλή εστιακή απόσταση και θα είναι πραγματική, ανεστραμμένη και μεγεθυσμένη.

(διαφάνεια 11)

Εάν ένα αντικείμενο τοποθετηθεί σε διπλάσια εστιακή απόσταση από το φακό, τότε η εικόνα που προκύπτει βρίσκεται στην άλλη πλευρά του φακού σε διπλάσια εστιακή απόσταση από αυτόν. Η εικόνα είναι πραγματική, ανάποδα και ίση σε μέγεθος με το αντικείμενο.

(διαφάνεια 12)

Εάν ένα αντικείμενο βρίσκεται κοντά στο φακό και βρίσκεται σε απόσταση που υπερβαίνει το διπλάσιο της εστιακής απόστασης του φακού, τότε η εικόνα του θα είναιέγκυρος , άνω κάτω Και μειωμένος και θα βρίσκεται πίσω από την κύρια εστίαση στο τμήμα μεταξύ αυτής και της διπλής εστιακής απόστασης.

(διαφάνεια 13)

Εάν το αντικείμενο βρίσκεται στο επίπεδο της μπροστινής κύριας εστίας του φακού, τότε οι ακτίνες που διέρχονται από τον φακό θα πάνε παράλληλα και η εικόνα μπορεί να ληφθεί μόνο στο άπειρο.

(διαφάνεια 14)

Εάν ένα αντικείμενο τοποθετηθεί σε απόσταση μικρότερη από την κύρια εστιακή απόσταση, τότε οι ακτίνες θα βγουν από τον φακό σε μια αποκλίνουσα δέσμη, χωρίς να τέμνονται πουθενά. Η εικόνα είναι τότεφανταστικο , απευθείαςΚαι διευρυμένη , δηλαδή σε αυτή την περίπτωση ο φακός λειτουργεί σαν μεγεθυντικός φακός.

(διαφάνεια 15)

IV. Παραγωγή του τύπου λεπτού φακού.

(διαφάνεια 16)

Από την ομοιότητα των σκιασμένων τριγώνων (Εικ. 70) προκύπτει:

(διαφάνεια 17)

Οπουρε - απόσταση του αντικειμένου από τον φακό.φάαπόσταση από τον φακό στην εικόνα.φά - εστιακό μήκος. Η οπτική ισχύς του φακού είναι:

Κατά τον υπολογισμό, οι αριθμητικές τιμές των πραγματικών μεγεθών αντικαθίστανται πάντα με το σύμβολο "συν" και οι φανταστικές με το σύμβολο "μείον" (διαφάνεια 18).

Γραμμική αύξηση

Από την ομοιότητα των σκιασμένων τριγώνων (Εικ. 71) προκύπτει:

(διαφάνεια 19)

V. Εμπέδωση της ύλης που μελετήθηκε.

Γιατί η εστίαση ενός αποκλίνοντος φακού ονομάζεται φανταστική;

Σε τι διαφέρει μια πραγματική εικόνα ενός σημείου από μια φανταστική;

Με ποιο σημάδι μπορείτε να πείτε εάν αυτός ο φακός συγκλίνει ή αποκλίνει, κρίνοντας μόνο από το σχήμα του;

Δηλώστε την ιδιότητα ενός κυρτού φακού.(Συλλέξτε παράλληλες ακτίνες σε ένα σημείο.)

Επίλυση προβλημάτων No. 1064, 1066 (P) (διαφάνειες 20,21)

§ 63-65, Αρ. 1065(R)

Εκπαιδευτικό: να σχηματίσουν έννοιες σχετικά με τους φακούς, τους τύπους φακών και τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Να σχηματίσουν πρακτικές δεξιότητες για την εφαρμογή γνώσεων σχετικά με τις ιδιότητες των φακών για την εύρεση εικόνων με τη χρήση της γραφικής μεθόδου Αναπτυξιακή: ανάπτυξη της ικανότητας λειτουργίας με κρίσεις. ανάπτυξη της ομιλίας των μαθητών μέσω της οργάνωσης της διαλογικής επικοινωνίας στην τάξη. εμπλέκουν τα παιδιά στην επίλυση εκπαιδευτικών προβλημάτων για να αναπτύξουν τη λογική τους σκέψη. διατήρηση της προσοχής των μαθητών μέσω της αλλαγής των εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων Εκπαιδευτικά: καλλιέργεια γνωστικού ενδιαφέροντος, ενδιαφέροντος για το αντικείμενο. Στόχοι μαθήματος

Ο φακός είναι ένα διαφανές σώμα που οριοθετείται από δύο καμπύλες (συνήθως σφαιρικές) ή καμπύλες και επίπεδες επιφάνειες. Ο φακός είναι ένα διαφανές σώμα που οριοθετείται από δύο καμπύλες (συνήθως σφαιρικές) ή καμπύλες και επίπεδες επιφάνειες. Φακός Η πρώτη αναφορά των φακών βρίσκεται στο αρχαίο ελληνικό έργο «Σύννεφα» του Αριστοφάνη (424 π.Χ.), όπου η φωτιά γινόταν με χρήση κυρτού γυαλιού και ηλιακού φωτός. Φακός (γερμανικά Linse, από το λατινικό lens - φακή) - ένας δίσκος από διαφανές ομοιογενές υλικό, οριοθετημένος από δύο γυαλισμένες επιφάνειες - σφαιρικές ή σφαιρικές και επίπεδες.. Φακός

Το μάτι είναι το όργανο της όρασης. Ο άνθρωπος δεν βλέπει με τα μάτια του, αλλά με τα μάτια του, από όπου οι πληροφορίες μεταδίδονται μέσω του οπτικού νεύρου σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου, όπου σχηματίζεται η εικόνα του εξωτερικού κόσμου που βλέπουμε. Όλα αυτά τα όργανα αποτελούν τον οπτικό αναλυτή μας, ή το οπτικό μας σύστημα.

Εάν μια δέσμη ακτίνων παράλληλη προς τον κύριο οπτικό άξονα πέσει σε έναν συλλεκτικό φακό, τότε μετά τη διάθλαση στον φακό συλλέγονται σε ένα σημείο F, το οποίο ονομάζεται κύρια εστίαση του φακού. Στο επίκεντρο του αποκλίνοντος φακού τέμνονται οι προεκτάσεις των ακτίνων, οι οποίες πριν από τη διάθλαση ήταν παράλληλες με τον κύριο οπτικό άξονά του. Η εστίαση ενός αποκλίνοντος φακού είναι φανταστική. Υπάρχουν δύο κύριες επικεντρώσεις. βρίσκονται στον κύριο οπτικό άξονα στην ίδια απόσταση από το οπτικό κέντρο του φακού στις απέναντι πλευρές του. Εστίαση φακού εστίασης φακού (F) οπτικό κέντρο του κύριου οπτικού άξονα του φακού

Οι διαστάσεις και η θέση της εικόνας ενός αντικειμένου σε έναν συγκλίνοντα φακό εξαρτώνται από τη θέση του αντικειμένου σε σχέση με τον φακό. Ανάλογα με την απόσταση από τον φακό που βρίσκεται το αντικείμενο, μπορείτε να λάβετε είτε μια μεγεθυμένη εικόνα (F 2F). ή μειωμένη (d > 2F). συμπέρασμα 2F). ή μειωμένη (d > 2F). Συμπέρασμα">

0 για συγκλίνοντες φακούς. D 0 για συγκλίνοντες φακούς. Δ 24Διόπτρα οπτικής ισχύος φακού D > 0 για συγκλίνοντες φακούς. D 0 για συγκλίνοντες φακούς. D 0 για συγκλίνοντες φακούς. D 0 για συγκλίνοντες φακούς. D 0 για συγκλίνοντες φακούς. D title=" Διόπτρα ισχύος φακού D > 0 για συγκλίνοντες φακούς. Δ

Οπτική υγιεινή 1. Διαβάστε μόνο σε καλό φωτισμό. 2. Στο φως της ημέρας, η επιφάνεια εργασίας πρέπει να είναι τοποθετημένη έτσι ώστε το παράθυρο να βρίσκεται στα αριστερά. 3. Στον τεχνητό φωτισμό, το επιτραπέζιο φωτιστικό πρέπει να είναι στα αριστερά και να καλύπτεται με αμπαζούρ. 4. Δεν πρέπει να παρακολουθείτε τηλεόραση για πολλή ώρα. 5. Μετά από κάθε λεπτό εργασίας στον υπολογιστή, είναι απαραίτητη μια παύση.

Όραμα και κατάλληλη διατροφή Μεγάλης σημασίαςΓια καλή όρασηέχει μια σωστή διατροφή που περιλαμβάνει επαρκείς ποσότητες βιταμινών, ιδιαίτερα D και A. Η βιταμίνη D βρίσκεται σε τρόφιμα όπως το βόειο κρέας και χοιρινό συκώτι, ρέγκα, κρόκος αυγού, βούτυρο. Οι πιο πλούσιες πηγές βιταμίνης Α είναι το συκώτι του μπακαλιάρου, το βοδινό και χοιρινό συκώτι και ο κρόκος. αυγό κότας, κρέμα, βούτυρο. Η καροτίνη είναι μια ουσία από την οποία το ανθρώπινο σώμα συνθέτει τη βιταμίνη Α. μεγάλες ποσότητεςπου βρίσκεται στα καρότα, τις γλυκές πιπεριές, το ιπποφαές, το τριαντάφυλλο, τα πράσινα κρεμμυδάκια, τον μαϊντανό, τη οξαλίδα, τα βερίκοκα, το σπανάκι και το μαρούλι.

1. Γιατί δεν μπορείτε να ποτίσετε τα λουλούδια στον κήπο μια ηλιόλουστη καλοκαιρινή μέρα; 2. Κολλώντας δύο κυρτά γυαλιά ρολογιού μεταξύ τους, μπορείτε να αποκτήσετε έναν κυρτό φακό αέρα. Εάν ένας τέτοιος φακός τοποθετηθεί σε νερό, θα είναι ένας συγκλίνοντας φακός; 3. Συγκρίνετε τις δύο εικόνες. Τι κοινό; Ποιά είναι η διαφορά? Σκεφτείτε και απαντήστε

Χρησιμοποιώντας έναν φακό, λαμβάνεται μια ανεστραμμένη εικόνα μιας φλόγας κεριού στην οθόνη. Πώς θα αλλάξει το μέγεθος της εικόνας εάν μέρος του φακού καλύπτεται από ένα φύλλο χαρτιού; 1. Μέρος της εικόνας θα εξαφανιστεί. 2. Οι διαστάσεις της εικόνας δεν θα αλλάξουν. 3. Τα μεγέθη θα αυξηθούν. 4. Τα μεγέθη θα μειωθούν. Ερώτηση 2

Εφαρμογή φακών Εφαρμογή φακών Οι φακοί είναι ένα καθολικό οπτικό στοιχείο των περισσότερων οπτικών συστημάτων. Οι φακοί είναι ένα καθολικό οπτικό στοιχείο των περισσότερων οπτικών συστημάτων. Οι αμφίκυρτοι φακοί χρησιμοποιούνται στα περισσότερα οπτικά όργανα, ο ίδιος φακός είναι και ο φακός του ματιού. Οι φακοί μηνίσκου χρησιμοποιούνται ευρέως σε γυαλιά και φακοί επαφής. Οι αμφίκυρτοι φακοί χρησιμοποιούνται στα περισσότερα οπτικά όργανα, ο ίδιος φακός είναι και ο φακός του ματιού. Οι φακοί μηνίσκου χρησιμοποιούνται ευρέως σε γυαλιά και φακούς επαφής. Σε μια συγκλίνουσα δέσμη πίσω από έναν συλλεκτικό φακό, η φωτεινή ενέργεια συγκεντρώνεται στο επίκεντρο του φακού. Η καύση με μεγεθυντικό φακό βασίζεται σε αυτήν την αρχή.

Αναστοχασμός (ελέγξτε την απάντησή σας στον πίνακα) Κρίσεις Ναι Όχι Δεν ξέρω Κατά τη διάρκεια του μαθήματος: 1) έμαθα πολλά νέα πράγματα. 2) έδειξε τις γνώσεις του. 3) επικοινώνησε με ενδιαφέρον με τον δάσκαλο και τους συμμαθητές. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος ένιωσα: 1) ελεύθερος? 2) περιορισμένη? 3) άνετο. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος μου άρεσαν: 1) συλλογική επίλυση γνωστικών προβλημάτων και ερωτήσεων. 2) ορατότητα. 3) άλλο (προσδιορίστε).

Ευχαριστώ για την προσοχή σας, ευχαριστώ για το μάθημα! Εργασία για το σπίτι§ (Gendenshtein L.E.. Physics. 8η τάξη. - M.: Mnemosyne, 2009). (Gendenstein L.E.. Physics. 8η τάξη. - M.: Mnemosyne, 2009).

Τύποι φακών Λεπτοί - το πάχος του φακού είναι μικρό σε σύγκριση με τις ακτίνες των επιφανειών του φακού και την απόσταση του αντικειμένου από τον φακό. Τύπος λεπτού φακού 1 1 + 1 = F d f . F= d f ; d+ f όπου F – εστιακή απόσταση. d είναι η απόσταση από το αντικείμενο στο φακό. f – απόσταση από το φακό έως το οπτικό κέντρο της εικόνας R 1 О О 1 κύριος οπτικός άξονας R 2 О 2

Χαρακτηριστικά των φακών 1. Εστιακή απόσταση Το σημείο στο οποίο τέμνονται οι ακτίνες μετά τη διάθλαση στο φακό ονομάζεται κύρια εστίαση του φακού (F). φά

Χαρακτηριστικά των φακών 1. Εστιακή απόσταση Ένας συγκλίνοντας φακός έχει δύο κύριες πραγματικές εστίες. F Εστιακή απόσταση (F)

Χαρακτηριστικά φακών 2. Οπτική ισχύς φακού Το αντίστροφο της εστιακής απόστασης ονομάζεται οπτική ισχύς του φακού D = 1/F Μετρημένο σε διόπτρες (dopters) 1 διόπτρα = 1/m Θεωρείται η οπτική ισχύς ενός συγκλίνοντος φακού μια θετική τιμή και ένας αποκλίνων φακός θεωρείται αρνητική τιμή.

Προστασία της όρασής σας Πρέπει: Δεν πρέπει: • να κοιτάτε ένα αντικείμενο, να διαβάζετε ενώ τρώτε, υπό το φως των κεριών, σε κινούμενο όχημα και ξαπλωμένοι. απόσταση τουλάχιστον 30 cm, καθίστε στον υπολογιστή σε απόσταση 6070 cm από την οθόνη, από την τηλεόραση - 3 m (η οθόνη πρέπει να βρίσκεται στο ύψος των ματιών). Ш έτσι ώστε το φως να πέφτει από την αριστερή πλευρά. Ш χρησιμοποιήστε επιδέξια οικιακές συσκευές. Ш είδη εργασιών που είναι επικίνδυνα για τα μάτια πρέπει να εκτελούνται με ειδικά γυαλιά. § παρακολουθείτε τηλεόραση συνεχώς για περισσότερες από 2 ώρες. § έτσι ώστε ο φωτισμός του δωματίου να είναι πολύ φωτεινός. § κοιτάξτε ανοιχτά τις άμεσες ακτίνες του ηλιακού φωτός. § Τρίψτε τα μάτια σας με τα χέρια σας εάν σας πιάσει σκόνη. Sh όταν χτυπηθεί ξένο σώμασκουπίστε το μάτι με ένα καθαρό υγρό πανί. Εάν παρατηρήσετε προβλήματα με την όρασή σας, συμβουλευτείτε έναν γιατρό (οφθαλμίατρο).