Plan:

Introducere

• 1. Istorie
• 2 Caracteristicile lentilelor simple
• 3 Calea razelor într-o lentilă subțire
• 4 Calea razelor în sistemul de lentile
• 5 Imagini cu o lentilă convergentă subțire
• 6 Formula pentru lentile subțiri
• 7 Scala imaginii
• 8 Calculul distanței focale și al puterii optice a lentilei
• 9 Combinație de lentile multiple (sistem centrat)
• 10 Dezavantajele unui obiectiv simplu
• 11 Lentile cu proprietăți deosebite
  • 11.1 Lentile din polimer organic
  • 11.2 Lentile de cuarț
  • 11.3 Lentile din silicon
• 12 Aplicarea lentilelor
Note
Literatură

Introducere

Lentila plano-convexa

Obiectiv(Limba germana Lise, din lat. obiectiv- linte) - o parte dintr-un material omogen optic transparent, limitată de două suprafețe de refracție lustruite de revoluție, de exemplu, sferică sau plană și sferică. În prezent, sunt din ce în ce mai folosite „lentile asferice”, a căror formă a suprafeței diferă de cea a sferei. Materialele optice precum sticla, sticla optică, materialele plastice transparente optic și alte materiale sunt utilizate în mod obișnuit ca material pentru lentile.

Lentilele sunt numite și alte dispozitive optice și fenomene care creează un efect optic similar fără a avea caracteristicile externe specificate. De exemplu:

• „Lentile” plate dintr-un material cu indice de refracție variabil care variază în funcție de distanța de la centru
• lentila Fresnel
• Placă de zonă Fresnel folosind fenomenul de difracție
• „Lentile” de aer din atmosferă - eterogenitatea proprietăților, în special, indicele de refracție (manifestat ca o imagine pâlpâitoare a stelelor pe cerul nopții).
• Lentila gravitațională - efect de deviere observat la distanțe intergalactice undele electromagnetice obiecte masive.
• Lentila magnetica - un dispozitiv care foloseste un camp magnetic constant pentru a focaliza un fascicul de particule incarcate (ioni sau electroni) si este folosit in microscoapele electronice si ionice.
• Imaginea unei lentile formată dintr-un sistem optic sau o parte a unui sistem optic. Folosit pentru calcularea complexului sisteme optice.

1. Istorie

Prima mențiune a lentile poate fi găsită în piesa greacă antică „Norii” (424 î.Hr.) a lui Aristofan, unde focul se făcea cu ajutorul sticlei convexe și a luminii solare.

Din lucrările lui Pliniu cel Bătrân (23 - 79) rezultă că această metodă de aprindere a unui foc era cunoscută și în Imperiul Roman - mai descrie, poate, primul caz de folosire a lentilelor pentru corectarea vederii - se știe că Nero am privit lupte de gladiatori printr-un smarald concav pentru a corecta miopia.

Seneca (3 î.Hr. - 65) a descris efectul de mărire pe care îl dă o minge de sticlă umplută cu apă.

Matematicianul arab Alhazen (965-1038) a scris primul tratat semnificativ de optică, descriind modul în care cristalinul ochiului creează o imagine pe retină. Lentilele au fost utilizate pe scară largă doar odată cu apariția ochelarilor în jurul anilor 1280 în Italia.

Prin picăturile de ploaie, acționând ca lentile, Poarta de Aur este vizibilă

Planta văzută printr-o lentilă biconvexă

2. Caracteristicile lentilelor simple

În funcție de forme, există adunare(pozitiv) și împrăștiere lentile (negative). Grupul de lentile convergente include de obicei lentile, în care mijlocul este mai gros decât marginile lor, iar grupul de lentile divergente este lentile, ale căror margini sunt mai groase decât mijlocul. Trebuie remarcat faptul că acest lucru este adevărat numai dacă indicele de refracție al materialului lentilei este mai mare decât cel al mediu inconjurator. Dacă indicele de refracție al lentilei este mai mic, situația se va inversa. De exemplu, o bula de aer în apă este o lentilă de difuzie biconvexă.

Lentilele se caracterizează, de regulă, prin puterea lor optică (măsurată în dioptrii) sau distanța focală.

Pentru construcția dispozitivelor optice cu aberație optică corectată (în primul rând aberația cromatică datorată dispersiei luminii, acromati și apocromatici), sunt importante și alte proprietăți ale lentilelor / materialelor acestora, de exemplu, indicele de refracție, coeficientul de dispersie, transmisia material în domeniul optic selectat.

Uneori, lentilele/sistemele optice de lentile (refractorii) sunt special concepute pentru a fi utilizate în medii cu un indice de refracție relativ ridicat (a se vedea microscopul de imersie, lichidele de imersie).

Tipuri de lentile:
Adunarea:
1 - biconvex
2 - plat-convex
3 - concav-convex (menisc pozitiv)
Risipirea:
4 - biconcav
5 - plat-concav
6 - convex-concav (menisc negativ)

O lentilă convex-concavă se numește meniscși poate fi colectiv (se îngroașă spre mijloc), împrăștiat (se îngroașă spre margini) sau telescopic (distanța focală este infinită). Deci, de exemplu, lentilele ochelarilor pentru miopie sunt de obicei meniscuri negative.

Contrar concepției greșite populare, puterea optică a unui menisc cu aceleași raze nu este zero, ci pozitivă și depinde de indicele de refracție al sticlei și de grosimea lentilei. Un menisc, centrele de curbură ale căror suprafețe sunt într-un punct, se numește lentilă concentrică (puterea optică este întotdeauna negativă).

O proprietate distinctivă a unei lentile convergente este capacitatea de a colecta razele incidente pe suprafața sa într-un punct situat pe cealaltă parte a lentilei.

Elementele principale ale lentilei: NN - axa optică - o linie dreaptă care trece prin centrele suprafețelor sferice limitând lentila; O - centru optic - punct care, pentru lentilele biconvexe sau biconcave (cu aceleași raze de suprafață), este situat pe axa optică din interiorul lentilei (în centrul acesteia).
Notă. Calea razelor este prezentată ca într-o lentilă idealizată (subțire), fără a indica refracția la interfața reală dintre medii. În plus, este afișată o imagine oarecum exagerată a unei lentile biconvexe.

Dacă un punct luminos S este plasat la o anumită distanță în fața lentilei convergente, atunci un fascicul de lumină îndreptat de-a lungul axei va trece prin lentilă fără a fi refractat, iar razele care nu trec prin centru vor fi refractate către optic. axa și se intersectează pe ea într-un punct F, care și va fi imaginea punctului S. Acest punct se numește focar conjugat sau pur și simplu se concentreze.

Dacă lumina dintr-o sursă foarte îndepărtată cade pe lentilă, ale cărei raze pot fi reprezentate ca călătorind într-un fascicul paralel, atunci la ieșirea din lentilă, razele vor fi refractate la un unghi mai mare, iar punctul F se va deplasa pe optic. axa mai apropiată de lentilă. În aceste condiții, se numește punctul de intersecție al razelor care ies din lentilă se concentreze F', iar distanța de la centrul lentilei la focalizare este distanța focală.

Razele incidente pe o lentilă divergentă, la ieșirea din aceasta, vor fi refractate către marginile lentilei, adică vor fi împrăștiate. Dacă aceste raze continuă în direcția opusă așa cum se arată în figură prin linia punctată, atunci ele vor converge într-un punct F, care va fi se concentreze acest obiectiv. Acest focus va imaginar.

Focalizarea aparentă a unei lentile divergente

Ceea ce s-a spus despre focalizarea pe axa optică se aplică în mod egal acelor cazuri când imaginea unui punct se află pe o linie înclinată care trece prin centrul lentilei la un unghi față de axa optică. Se numește planul perpendicular pe axa optică și situat la focarul lentilei plan focal.

Lentilele colectoare pot fi direcționate către obiect de orice parte, drept urmare razele care trec prin lentilă pot fi colectate de pe una sau cealaltă parte a acestuia. Astfel, lentila are două focare - fațăși spate. Ele sunt situate pe axa optică pe ambele părți ale lentilei la o distanță focală față de punctele principale ale lentilei.

3. Calea razelor într-o lentilă subțire

O lentilă pentru care se presupune că grosimea este zero este numită „subțire” în optică. Pentru o astfel de lentilă, nu sunt afișate două planuri principale, ci unul, în care față și spate par să se îmbine.

Să luăm în considerare construcția unui traseu al fasciculului cu o direcție arbitrară într-o lentilă convergentă subțire. Pentru a face acest lucru, folosim două proprietăți ale unei lentile subțiri:

• Un fascicul care trece prin centrul optic al unei lentile nu își schimbă direcția;

• Razele paralele care trec printr-o lentilă converg în planul focal.

Să considerăm o rază SA de direcție arbitrară, incidentă pe lentilă în punctul A. Să construim linia de propagare a acesteia după refracția în lentilă. Pentru a face acest lucru, construim un fascicul OB paralel cu SA și care trece prin centrul optic O al lentilei. Conform primei proprietăți a lentilei, fasciculul OB nu își va schimba direcția și intersecta planul focal în punctul B. Conform celei de-a doua proprietăți a lentilei, fasciculul SA paralel cu acesta, după refracție, trebuie să intersecteze planul focal. in acelasi punct. Astfel, după trecerea prin lentilă, fasciculul SA va urma traseul AB.

Alte raze pot fi construite într-un mod similar, de exemplu, raza SPQ.

Să notăm distanța SO de la lentilă la sursa de lumină cu u, distanța OD de la lentilă la punctul de focalizare al razelor ca v, distanța focală OF ca f. Să derivăm o formulă care să raporteze aceste mărimi.

Luați în considerare două perechi de triunghiuri similare: 1) SOA și OFB; 2) DOA și DFB. Să scriem proporțiile

Împărțind primul raport la al doilea, obținem

După împărțirea ambelor părți ale expresiei cu v și rearanjarea termenilor, ajungem la formula finală

unde este distanța focală a lentilei subțiri.

4. Calea razelor în sistemul de lentile

Calea razelor în sistemul de lentile este construită prin aceleași metode ca pentru o singură lentilă.

Luați în considerare un sistem de două lentile, dintre care una are o distanță focală OF și cealaltă O 2 F 2 . Construim calea SAB pentru prima lentilă și continuăm segmentul AB până când intră în a doua lentilă în punctul C.

Din punctul O 2 construim o rază O 2 E paralelă cu AB. La intersectarea cu planul focal al celei de-a doua lentile, acest fascicul va da punctul E. Conform celei de-a doua proprietăți a unei lentile subțiri, fasciculul AB după trecerea prin a doua lentilă va urma calea BE. Intersecția acestei linii cu axa optică a celei de-a doua lentile va da punctul D, unde vor fi focalizate toate razele care ies din sursa S și trec prin ambele lentile.

5. Imagini cu o lentilă convergentă subțire

La descrierea caracteristicilor lentilelor s-a luat în considerare principiul construirii unei imagini a unui punct luminos la focalizarea lentilei. Razele incidente pe lentilă din stânga trec prin focalizarea din spate, iar razele incidente din dreapta trec prin focalizarea frontală. De remarcat că la lentilele divergente, dimpotrivă, focalizarea din spate este situată în fața lentilei, iar cea din față în spate.

Construirea unei imagini de lentilă a obiectelor care au anumită formă si dimensiuni, se obtine astfel: sa presupunem ca linia AB este un obiect situat la o oarecare distanta de lentila, mult mai mare decat distanta focala a acestuia. Din fiecare punct al obiectului prin lentilă vor trece un număr nenumărat de raze, dintre care, pentru claritate, figura arată schematic mersul a doar trei raze.

Cele trei raze care emană din punctul A vor trece prin lentilă și se vor intersecta în punctele lor de fuga respective pe A 1 B 1 pentru a forma o imagine. Imaginea rezultată este valabilși cu susul în jos.

În acest caz, imaginea a fost obţinută în focalizare conjugată într-un plan focal FF, oarecum îndepărtat de planul focal principal F'F', trecând paralel cu acesta prin focarul principal.

Dacă obiectul se află la o distanță infinită de lentilă, atunci imaginea sa este obținută în focalizarea din spate a lentilei F' valabil, cu susul în josși redus la un punct similar.

Dacă un obiect este aproape de lentilă și se află la o distanță mai mare de două ori distanța focală a lentilei, atunci imaginea acestuia va fi valabil, cu susul în josși redusși va fi situat în spatele focusului principal pe segmentul dintre acesta și distanța focală dublă.

Dacă un obiect este plasat la de două ori distanța focală a lentilei, atunci imaginea rezultată se află pe cealaltă parte a lentilei la de două ori distanța focală față de acesta. Se obține imaginea valabil, cu susul în josși egale ca marime subiect.

Dacă un obiect este plasat între focalizarea frontală și distanța focală dublă, atunci imaginea va fi luată dincolo de distanța focală dublă și va fi valabil, cu susul în josși mărită.

Dacă obiectul se află în planul focarului principal frontal al lentilei, atunci razele, care au trecut prin lentilă, vor merge în paralel, iar imaginea poate fi obținută doar la infinit.

Dacă un obiect este plasat la o distanță mai mică decât distanța focală principală, atunci razele vor părăsi lentila într-un fascicul divergent, fără să se intersecteze nicăieri. Rezultă o imagine imaginar, directși mărită, adică, în acest caz, lentila funcționează ca o lupă.

Este ușor de observat că atunci când un obiect se apropie de la infinit de focalizarea frontală a lentilei, imaginea se îndepărtează de focalizarea din spate, iar când obiectul ajunge în planul de focalizare frontală, se dovedește a fi la infinit de acesta.

Acest model este de mare importanță în practică. diferite feluri munca fotografică, prin urmare, pentru a determina relația dintre distanța de la obiect la obiectiv și de la obiectiv la planul imaginii, este necesar să se cunoască principalele formula lentilelor.

6. Formula de lentile subțiri

Distanțele de la punctul obiectului până la centrul lentilei și de la punctul imaginii până la centrul lentilei se numesc distanțe focale conjugate.

Aceste cantități sunt dependente una de cealaltă și sunt determinate de o formulă numită formula de lentile subțiri(descoperit de Isaac Barrow):

unde este distanța de la lentilă la obiect; - distanta de la obiectiv la imagine; este distanța focală principală a lentilei. În cazul unei lentile groase, formula rămâne neschimbată, cu singura diferență că distanțele se măsoară nu de la centrul lentilei, ci de la planurile principale.

Pentru a găsi una sau alta cantitate necunoscută cu două cunoscute, se folosesc următoarele ecuații:

De remarcat faptul că semnele cantităților u , v , f sunt alese pe baza următoarelor considerații - pentru o imagine reală dintr-un obiect real într-o lentilă convergentă - toate aceste mărimi sunt pozitive. Dacă imaginea este imaginară - distanța până la ea este considerată negativă, dacă obiectul este imaginar - distanța până la aceasta este negativă, dacă lentila este divergentă - distanța focală este negativă.

Imagini cu litere negre printr-o lentilă convexă subțire cu distanța focală f (afișată cu roșu). Sunt afișate razele pentru literele E, I și K (în albastru, verde și, respectiv, portocaliu). Dimensiunile imaginii reale și inversate E (2f) sunt aceleași. Imaginea I (f) - la infinit. K (la f/2) are dimensiuni duble față de imaginile virtuale și live

7. Scara imaginii

Scara imaginii () este raportul dintre dimensiunile liniare ale imaginii și dimensiunile liniare corespunzătoare ale obiectului. Acest raport poate fi exprimat indirect ca o fracție, unde este distanța de la lentilă la imagine; este distanța de la lentilă la obiect.

Aici există un factor de reducere, adică un număr care arată de câte ori dimensiunile liniare ale imaginii sunt mai mici decât dimensiunile liniare reale ale obiectului.

În practica calculelor, este mult mai convenabil să exprimați acest raport în termeni de sau , unde este distanța focală a obiectivului.

8. Calculul distanței focale și al puterii optice a lentilei

Valoarea distanței focale pentru un obiectiv poate fi calculată din următoarea formulă:

indicele de refracție al materialului lentilei,

Distanța dintre suprafețele sferice ale unei lentile de-a lungul axei optice, cunoscută și ca grosimea lentilei, iar semnele de la raze sunt considerate pozitive dacă centrul suprafeței sferice se află la dreapta lentilei și negative dacă la stânga. Dacă este neglijabilă, în raport cu distanța sa focală, atunci se numește o astfel de lentilă subţire, iar distanța sa focală poate fi găsită ca:

unde R>0 dacă centrul de curbură este la dreapta axei optice principale; 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)

(Această formulă se mai numește formula de lentile subțiri.) Distanța focală este pozitivă pentru lentilele convergente și negativă pentru cele divergente. Valoarea este numită putere optică lentile. Puterea optică a unui obiectiv este măsurată în dioptrii, ale căror unități sunt m −1 .

Aceste formule pot fi obținute prin analizarea atentă a procesului de imagistică din lentilă folosind legea lui Snell, dacă trecem de la formulele trigonometrice generale la aproximarea paraxială.

Lentilele sunt simetrice, adică au aceeași distanță focală indiferent de direcția luminii - la stânga sau la dreapta, ceea ce, totuși, nu se aplică altor caracteristici, cum ar fi aberațiile, a căror magnitudine depinde pe ce parte a lentilei este întors spre lumină.

9. Combinație de mai multe lentile (sistem centrat)

Lentilele pot fi combinate între ele pentru a construi sisteme optice complexe. Puterea optică a unui sistem de două lentile poate fi găsită ca o simplă sumă a puterilor optice ale fiecărei lentile (cu condiția ca ambele lentile să fie considerate subțiri și să fie situate aproape una de alta pe aceeași axă):

Dacă lentilele sunt situate la o anumită distanță unele de altele și axele lor coincid (un sistem de un număr arbitrar de lentile cu această proprietate se numește sistem centrat), atunci puterea lor optică totală poate fi găsită cu un grad suficient de precizie din următoarea expresie:

unde este distanța dintre planurile principale ale lentilelor.

10. Dezavantajele unui obiectiv simplu

În echipamentele fotografice moderne, se impun cerințe ridicate la calitatea imaginii.

Imaginea dată de un obiectiv simplu, din cauza unei serii de neajunsuri, nu îndeplinește aceste cerințe. Eliminarea majorității deficiențelor se realizează prin selectarea adecvată a unui număr de lentile într-un sistem optic centrat - lentila. Imaginile realizate cu lentile simple au diverse dezavantaje. Dezavantajele sistemelor optice sunt numite aberații, care sunt împărțite în următoarele tipuri:

• Aberații geometrice
  • Aberația sferică;
  • Comă;
  • astigmatism;
  • deformare;
  • curbura câmpului imaginii;
• Aberatie cromatica;
• Aberație difractivă (această aberație este cauzată de alte elemente ale sistemului optic și nu are nimic de-a face cu lentila în sine).

11. Lentile cu proprietăți deosebite

11.1. Lentile din polimer organic

Polimerii fac posibilă crearea de lentile asferice ieftine folosind turnare.

Lentile de contact

Lentilele de contact moi au fost create în domeniul oftalmologiei. Producția lor se bazează pe utilizarea materialelor care au natură bifazică, combinând fragmente organosilicon sau organosilicon siliconşi un polimer hidrogel hidrofil. Munca de peste 20 de ani a dus la dezvoltarea, la sfârșitul anilor 90, a lentilelor cu hidrogel siliconic, care, datorită combinației de proprietăți hidrofile și permeabilitate ridicată la oxigen, pot fi folosite continuu timp de 30 de zile non-stop.

11.2. lentile de cuarț

Sticlă de cuarț - silice pură topită cu adaosuri minore (aproximativ 0,01%) de Al 2 O 3 , CaO și MgO. Se caracterizează prin stabilitate termică ridicată și inerție față de multe substanțe chimice, cu excepția acidului fluorhidric.

Sticla transparentă de cuarț transmite bine razele ultraviolete și vizibile.

11.3. Lentile din silicon

Siliciul combină dispersia ultra-înalta cu cel mai mare indice de refracție absolut de n=3,4 în domeniul IR și opacitatea completă în spectrul vizibil.

În plus, proprietățile siliciului și cele mai recente tehnologii pentru prelucrarea acestuia au făcut posibilă crearea de lentile pentru gama de unde electromagnetice cu raze X.

12. Aplicarea lentilelor

Lentilele sunt un element optic universal al majorității sistemelor optice.

Utilizarea tradițională a lentilelor este binoclul, telescoape, lentile optice, teodoliți, microscoape și echipamente foto și video. Lentilele convergente simple sunt folosite ca lupe.

Un alt domeniu important de aplicare al lentilelor este oftalmologia, unde fără ele este imposibil de corectat miopie, hipermetropie, acomodare necorespunzătoare, astigmatism și alte boli. Lentilele sunt folosite în dispozitive precum ochelari și lentile de contact.

În radioastronomie și radar, lentilele dielectrice sunt adesea folosite pentru a colecta fluxul de unde radio într-o antenă de recepție sau pentru a se concentra asupra unei ținte.

În proiectarea bombelor nucleare cu plutoniu, pentru a converti o undă de șoc sferică divergentă dintr-o sursă punctuală (detonator) într-una sferică convergentă, s-au folosit sisteme de lentile din explozivi cu viteze de detonare diferite (adică cu indici de refracție diferiți).

Note

1. Știința în Siberia - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
2. lentile din silicon pentru gama IR - www.optotl.ru/mat/Si#2

si 1. Legile opticii geometrice.Justificarea lor din punctul de vedere al teoriei Huygens.

Optica este știința naturii luminii și a fenomenelor legate de propagarea și interacțiunea luminii. Optica a fost formulată pentru prima dată la mijlocul secolului al XVII-lea de Newton și Huygens. Ei au formulat legile opticii geometrice: 1). Legea propagării rectilinie a luminii - lumina se propagă sub formă de raze, dovada căreia este formarea unei umbre ascuțite pe ecran dacă există o barieră opacă în calea razelor de lumină. Dovada este formarea penumbrei.

2).legea independenței fasciculelor de lumină – dacă fluxurile de lumină din două independente

și
sursele se intersectează, nu se deranjează.

3). Legea reflexiei luminii - dacă fluxul luminos cade pe interfața dintre două medii, atunci poate experimenta reflexie, refracție. În acest caz, fasciculul incident, reflectat, refractat și normal se află în același plan. Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.

4). Sinusul unghiului de incidență se referă la sinusul unghiului de reflexie se referă precum şi indicii raportului de refracţie a două medii.
Principiul lui Huygens: dacă lumina este o undă, atunci un front de undă se propagă de la sursa de lumină, iar fiecare punct al frontului de undă la un moment dat este o sursă de unde secundare, anvelopa undelor secundare reprezintă o nouă undă. față.

Newton a explicat prima lege de la Cox

răni de impuls ale circuitului al 2-lea de dinamică și

Huygens nu a putut să explice. t

A doua lege: Huygens: două unde necoordonate nu se perturbă reciproc

Newton: nu a putut: ciocnirea particulelor este o perturbare.

A 3-a lege: Newton: a explicat cum și legea conservării impulsului

4al s-n.

af este frontul valului spart.

În secolul al XIX-lea au apărut o serie de lucrări: Fresnel, Jung, care susțin că lumina este o undă.La mijlocul secolului al XIX-lea a fost creată teoria câmpului electromagnetic a lui Maxwell, conform teoriei că aceste unde sunt transversale și numai lumină. undele experimentează fenomenul de polarizare .

reflecție internă totală.

2. Lentile. Derivarea formulei lentilei. Construcția imaginilor într-un obiectiv. lentile

Lentila este de obicei un corp de sticlă delimitat pe ambele părți de suprafețe sferice; într-un caz particular, una dintre suprafețele lentilei poate fi un plan, care poate fi considerat ca o suprafață sferică cu o rază infinit de mare. Lentilele pot fi realizate nu numai din sticlă, ci și din orice substanță transparentă (cuarț, sare gemă etc.). Suprafețele lentilelor pot fi, de asemenea, de formă mai complexă, cum ar fi cilindrice, parabolice.

Punctul O este centrul optic al lentilei.

Aproximativ 1 Aproximativ 2 grosime a lentilelor.

C 1 și C 2 sunt centrele suprafețelor sferice care limitează lentila.

Orice linie dreaptă care trece prin centrul optic se numește axa optică a lentilei. Se numește cea a axelor care trece prin centrele ambelor suprafețe de refracție ale lentilei. axa optică principală. Restul sunt axe laterale.

Derivarea formulei lentilei

;
;
;
;

EG=KA+AO+OB+BL;KA=h2/S1; BL=h2/S2;

EG \u003d h 2 / r 1 + h 2 / r 2 + h 2 / S 1 + h 2 / S 2 \u003d U 1 / U 2; U1 =c/n1; 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/S1 +1/S2 =(n2/n1-1)(1/r1 +1/r2);

1/d+1/f=1/F=(n2/n1-1)(1/r1 +1/r2);

r 1 ,r 2 >0 - convex

r1,r2<0 – concav

d=x1+F; f \u003d x 2 + F; x 1 x 2 \u003d F 2;

Construirea imaginilor într-un obiectiv

3. Interferența luminii. Amplitudinea la interferenta. Calculul modelului de interferență în experimentul lui Young.

Interferență luminoasă- acesta este fenomenul de suprapunere a undelor din două sau mai multe surse coerente, în urma căruia energia acestor unde este redistribuită în spațiu. În zona undelor suprapuse, oscilațiile sunt suprapuse una peste alta, undele sunt adăugate, drept urmare oscilațiile sunt mai puternice în unele locuri și mai slabe în altele. În fiecare punct al mediului, oscilația rezultată va fi suma tuturor oscilațiilor care au ajuns în acest punct. Oscilația rezultată în fiecare punct al mediului are o amplitudine constantă în timp, care depinde de distanța punctului mediului de sursele de oscilație. Acest tip de însumare a vibrațiilor se numește interferențe din surse coerente.

Luați o sursă punctiformă S din care se propagă o undă sferică. Pe traseul undei este plasată o barieră cu două găuri s1 și s2 situate simetric față de sursa S. Găurile s1 și s2 oscilează cu aceeași amplitudine și în aceleași faze, deoarece distanta lor de

sursa S sunt aceleași. Două unde sferice se vor propaga în dreapta barierei, iar în fiecare punct al mediului va apărea o oscilație ca urmare a adunării acestor două unde. Să considerăm rezultatul adunării într-un punct A, care este separat de sursele s1 și, respectiv, s2, la distanța r1 și r2. Oscilațiile surselor s1 și s2

având aceleași faze poate fi reprezentat ca:

Apoi oscilațiile care au atins punctul A, respectiv, din sursele s1 și s2:
, Unde
- frecventa de oscilatie. Diferența de fază a termenilor de oscilație în punctul A va fi
. Amplitudinea oscilației rezultate depinde de diferența de fază: dacă diferența de fază = 0 sau un multiplu de 2 (diferența de cale a razei = 0 sau un număr întreg de lungimi de undă), atunci amplitudinea are o valoare maximă: A = A1 + A2. Dacă diferența de fază = număr impar (diferența de cale a razei = un număr impar de semi-unde), atunci amplitudinea are o valoare minimă egală cu diferența dintre termenii amplitudinilor.

Schema de implementare a interferenței luminii conform Metoda lui Young. Sursa de lumină este o fantă îngustă S puternic iluminată pe ecranul A1. Lumina din acesta cade pe al doilea ecran opac A2, în care există două fante înguste identice S1 și S 2 paralele cu S. În spațiul din spatele ecranului A2 se propagă 2 sisteme.

Filiala Baraba a Colegiului de Tehnologii de Transport din Novosibirsk numită după N.A. Lunin.

Profesor: Nagoga Ekaterina Mihailovna.

Subiect: „Lentile. Construcție în lentile. Formula de lentile subțiri.

Ţintă: pentru a oferi cunoștințe despre lentile, proprietățile și caracteristicile lor fizice.

În timpul orelor

Organizarea timpului

Salutari.

Verificarea temelor.

II. Învățarea de materiale noi

Fenomenul de refracție a luminii stă la baza funcționării lentilelor și a multor dispozitive optice utilizate pentru controlul fasciculelor de lumină și obținerea de imagini optice.

Obiectiv este un corp optic transparent delimitat de suprafețe sferice. Existadouă tipuri de lentile :

a) convex;

b) concav.

Lentilele convexe sunt : biconvex, plan-convex, concav-convex.

Lentilele concave pot fi : biconcav, plat-concav, convex-concav.

Se numesc lentilele ale căror mijloc sunt mai groase decât marginileadunare , și care au margini mai groase- împrăștiere (diapozitivele 3,4) .

Experiment

Un fascicul de lumină este îndreptat către o lentilă biconvexă. Privindactiunea de colectare a unei astfel de lentile: fiecare raza incidenta asupra lentilei, dupa ce a fost refracta de aceasta, se abate de la directia sa initiala, apropiindu-se de axa optica principala.

Experiența descrisă îi conduce în mod natural pe elevi la conceptele de focalizare principală și distanță focală a lentilei.

Se numește distanța de la centrul optic al unui obiectiv până la focalizarea sa principalădistanta focala a obiectivului . Desemnează-l cu o literăF, precum și focalizarea în sine (diapozitivele 4-6).

În continuare, calea razelor de lumină printr-o lentilă divergentă este clarificată. Întrebarea acțiunii și parametrilor unei lentile divergente este luată în considerare într-un mod similar. Pe baza datelor experimentale, putem concluziona că focalizarea lentilei divergente este imaginară (diapozitivul 7).

III . Construcție în lentile.

Construirea de către lentilă a unei imagini a obiectelor având o anumită formă și dimensiune se obține astfel: să presupunem că linia AB este un obiect situat la o anumită distanță de lentilă, depășind semnificativ distanța focală a acestuia.

Din fiecare punct al obiectului prin lentilă va trece un număr nenumărat de raze, dintre care, pentru claritate, figura arată schematic traseul a doar trei raze.

(diapozitive 8,9)

Dacă obiectul se află la o distanță infinită de lentilă, atunci imaginea sa este obținută în focalizarea din spate a lentilei F'valabil , cu susul în jos și redus la un punct similar.

(diapozitivul 10)

Dacă un obiect este plasat între focalizarea frontală și distanța focală dublă, atunci imaginea va fi luată în spatele distanței focale duble și va fi reală, inversată și mărită.

(diapozitivul 11)

Dacă un obiect este plasat la de două ori distanța focală a lentilei, atunci imaginea rezultată se află pe cealaltă parte a lentilei la de două ori distanța focală față de acesta. Imaginea este obținută reală, inversată și egală ca dimensiune cu subiectul.

(diapozitivul 12)

Dacă un obiect este aproape de lentilă și se află la o distanță mai mare de două ori distanța focală a lentilei, atunci imaginea acestuia va fivalabil , cu susul în jos și redus și va fi situat în spatele focusului principal pe segmentul dintre acesta și distanța focală dublă.

(diapozitivul 13)

Dacă obiectul se află în planul focarului principal frontal al lentilei, atunci razele, care au trecut prin lentilă, vor merge în paralel, iar imaginea poate fi obținută doar la infinit.

(diapozitivul 14)

Dacă un obiect este plasat la o distanță mai mică decât distanța focală principală, atunci razele vor părăsi lentila într-un fascicul divergent, fără să se intersecteze nicăieri. Rezultă o imagineimaginar , directși mărită , adică, în acest caz, lentila funcționează ca o lupă.

(diapozitivul 15)

IV. Derivarea formulei lentilelor subțiri.

(diapozitivul 16)

Din asemănarea triunghiurilor umbrite (Fig. 70) rezultă:

(diapozitivul 17)

Unded - distanta obiectului fata de lentila;fdistanța de la obiectiv la imagine;F - distanta focala. Puterea optică a lentilei este:

În calcule, valorile numerice ale valorilor reale sunt întotdeauna înlocuite cu semnul plus, iar valorile imaginare cu semnul minus (diapozitivul 18).

Zoom liniar

Din asemănarea triunghiurilor umbrite (Fig. 71) rezultă:

(diapozitivul 19)

v. Consolidarea materialului studiat.

De ce se numește focalizarea unei lentile divergente virtuale?

Care este diferența dintre o imagine reală a unui punct și una imaginară?

După ce semn se poate afla: această lentilă este convergentă sau divergentă, judecând doar după forma sa?

Numiți proprietatea unei lentile convexe.(Colectați raze paralele la un punct.)

Rezolvarea problemelor nr. 1064, 1066 (P) (diapozitivele 20, 21)

§ 63-65, nr.1065(R)

Educativ: să formeze concepte despre lentile, tipuri de lentile și principalele caracteristici ale acestora; să formeze abilități practice de aplicare a cunoștințelor despre proprietățile lentilelor pentru a găsi imagini folosind o metodă grafică.Dezvoltare: dezvoltarea capacității de a opera cu judecăți; să dezvolte vorbirea elevilor prin organizarea comunicării dialogice în clasă; includerea copiilor în rezolvarea situațiilor problematice educaționale pentru dezvoltarea gândirii lor logice; sa mentina atentia elevilor printr-o schimbare in activitatile educationale.educativ: sa cultive interesul cognitiv, interesul pentru subiect. Obiectivele lecției

O lentilă este un corp transparent delimitat de două suprafețe curbilinii (cel mai adesea sferice) sau curbe și plane. O lentilă este un corp transparent delimitat de două suprafețe curbilinii (cel mai adesea sferice) sau curbe și plane. Lentila Prima mențiune despre lentile se găsește în piesa greacă antică „Norii” (424 î.Hr.) a lui Aristofan, unde focul se făcea cu ajutorul sticlei convexe și a luminii solare. Lentilă (germană Linse, din lat..lens - linte) - un disc din material transparent omogen, limitat de două suprafețe lustruite - sferice sau sferice și plate .. Lentilă

Ochiul este organul vederii O persoană vede nu prin ochi, ci prin ochi, de unde informația este transmisă prin nervul optic către anumite zone ale creierului, unde se formează imaginea lumii exterioare pe care o vedem. Toate aceste organe alcătuiesc analizatorul nostru vizual sau sistemul vizual.

Dacă un fascicul de raze paralel cu axa optică principală cade pe o lentilă convergentă, atunci după refracția în lentilă, acestea sunt colectate într-un punct F, care se numește focarul principal al lentilei. La focarul unei lentile divergente, se intersectează continuarea razelor, care erau paralele cu axa sa optică principală înainte de refracție. Focalizarea unei lentile divergente este imaginară. Există două puncte principale; sunt situate pe axa optică principală la aceeași distanță de centrul optic al lentilei pe părțile opuse ale acesteia. Focalizarea obiectivului Focalizarea obiectivului (F) centrul optic al obiectivului axa optică principală a obiectivului

Mărimea și locația imaginii unui obiect într-o lentilă convergentă depind de poziția obiectului față de lentilă. În funcție de cât de departe este obiectul de obiectiv, se poate obține fie o imagine mărită (F 2F). sau redus (d > 2F). Concluzie 2F). sau redus (d > 2F). Concluzie">

0 pentru lentile convergente. D 0 pentru lentile convergente. D24 Puterea optică a dioptriei lentilei D > 0 pentru lentile convergente. D 0 pentru lentile convergente. D 0 pentru lentile convergente. D 0 pentru lentile convergente. D 0 pentru lentile convergente. D title="(!LANG: dioptrie de putere a obiectivului D > 0 pentru lentile convergente. D

Igiena vederii 1. Citiți numai în lumină bună. 2. La lumina zilei, desktopul trebuie așezat astfel încât fereastra să fie în stânga. 3. Sub iluminare artificială, lampa de masă trebuie să fie în stânga și trebuie acoperită cu un abajur. 4. Nu te uita la televizor prea mult timp. 5. După fiecare minut de lucru la computer, este necesară o pauză.

viziunea si nutriție adecvată Mare importanță pentru viziune buna are o dietă adecvată, incluzând o cantitate suficientă de vitamine, în special D și A. Vitamina D se găsește în alimente precum ficatul de vită și porc, hering, gălbenuș de ou, unt. Vitamina A este cea mai bogată în ficat de cod, ficat de vită și porc, gălbenuș ou de gaina, smantana, unt. Carotenul - o substanta din care organismul uman sintetizeaza vitamina A - se gaseste in cantitati mari in morcovi, ardei dulci, catina, macese, ceapa verde, patrunjel, macris, caise, spanac, salata verde.

1. De ce nu poți uda florile din grădină într-o zi însorită de vară? 2. Prin lipirea a doi pahare convexe dintr-un ceas, puteți obține o lentilă convexă aerisită. Dacă o astfel de lentilă este pusă în apă, va fi o lentilă convergentă? 3. Comparați cele două desene. Ce comun? Care este diferența? Gândește și răspunde

Folosind o lentilă, se obține pe ecran o imagine inversată a flăcării unei lumânări. Cum se va schimba dimensiunea imaginii dacă o parte a lentilei este ascunsă de o coală de hârtie? 1. O parte din imagine va dispărea. 2. Dimensiunile imaginii nu se vor schimba. 3. Dimensiunile vor crește. 4. Dimensiunile vor scadea. intrebarea 2

Aplicarea lentilelor Aplicarea lentilelor Lentilele sunt un element optic universal al majorității sistemelor optice. Lentilele sunt un element optic universal al majorității sistemelor optice. Lentilele biconvexe sunt folosite în majoritatea dispozitivelor optice, lentila ochiului este aceeași lentilă. Lentilele de menisc sunt utilizate pe scară largă în ochelari de vedere și lentile de contact. Lentilele biconvexe sunt folosite în majoritatea dispozitivelor optice, lentila ochiului este aceeași lentilă. Lentilele de menisc sunt utilizate pe scară largă în ochelari și lentile de contact. Într-un fascicul convergent în spatele unei lentile convergente, energia luminii este concentrată la focalizarea lentilei. Arderea cu lupa se bazează pe acest principiu.

Reflecție (marcați răspunsul dvs. în tabel) Judecăți Da Nu Nu știu În lecția I: 1) am învățat o mulțime de lucruri noi; 2) și-a arătat cunoștințele; 3) a comunicat cu interes cu profesorul și colegii de clasă. La lecție, m-am simțit: 1) liber; 2) constrâns; 3) confortabil. La lecție mi-au plăcut: 1) rezolvarea colectivă a sarcinilor și întrebărilor cognitive; 2) vizibilitate; 3) altele (precizați).

Mulțumesc pentru atenție, mulțumesc pentru lecție! Teme pentru acas㧠(Gendenstein L.E.. Fizica. Clasa a 8-a. - M .: Mnemozina, 2009). (Gendenstein L.E.. Fizica. Clasa 8. - M .: Mnemozina, 2009).

Tipuri de lentile Subțiri - grosimea lentilei este mică în comparație cu razele suprafețelor lentilei și distanța obiectului față de lentilă. Formula de lentilă subțire 1 1 + 1 = F d f . F= d f ; d+ f unde F este distanța focală; d este distanța de la obiect la lentilă; f este distanța de la obiectiv la centrul optic al imaginii R 1 О О 1 axa optică principală R 2 О 2

Caracteristicile lentilelor 1. Distanța focală Punctul în care razele se intersectează după refracția în cristalin se numește focarul principal al lentilei (F). F

Caracteristicile lentilei 1. Distanța focală O lentilă convergentă are două focare reale principale. F Distanța focală (F)

Caracteristicile lentilei 2. Puterea optică a lentilei Reciproca distanței focale se numește puterea optică a lentilei D=1/F Măsurată în dioptrii (dptr) 1 dioptrie=1/m Puterea optică a unei lentile convergente este considerată a valoare pozitivă, iar o lentilă divergentă este considerată negativă.

Protecția vederii Este necesar: ​​Este imposibil: Ш să se considere un obiect pe § citit în timp ce mănâncă, la lumina lumânărilor, într-un vehicul în mișcare și întins; la o distanță de cel puțin 30 cm, stați la un computer la o distanță de 6070 cm de ecran, de televizor - 3 m (ecranul trebuie să fie la nivelul ochilor); Ш astfel încât lumina să cadă din partea stângă; Ш utilizați cu pricepere aparatele de uz casnic; Ш tipurile de lucrări periculoase pentru ochi trebuie efectuate în ochelari speciali; § vizionati continuu la televizor mai mult de 2 ore; § sa aiba iluminare prea puternica a incaperii; § priviti deschis razele directe ale soarelui; § frecați-vă ochii cu mâinile dacă obțineți praf. W la lovitura corp strainȘtergeți-vă ochii cu o cârpă curată și umedă. Dacă observați o încălcare a vederii, consultați un medic (oftalmolog).