Plan:

Tanıtım

• 1. Tarih
• 2 Basit lenslerin özellikleri
• 3 İnce bir mercekte ışınların yolu
• 4 Lens sistemindeki ışınların yolu
• 5 İnce bir yakınsak mercekle görüntüleme
• 6 İnce Lens Formülü
• 7 Görüntü Ölçeği
• 8 Lensin odak uzaklığının ve optik gücünün hesaplanması
• 9 Çoklu Lens Kombinasyonu (Merkezli Sistem)
• 10 Basit bir lensin dezavantajları
• 11 Özel özelliklere sahip lensler
  • 11.1 Organik polimer lensler
  • 11.2 Kuvars lensler
  • 11.3 Silikon lensler
• 12 Lenslerin uygulanması
notlar
Edebiyat

Tanıtım

Plano-dışbükey mercek

Lens(Almanca keten, enlemden. lens- mercimek) - örneğin küresel veya düz ve küresel olmak üzere iki cilalı kırılma yüzeyi ile sınırlanan optik olarak şeffaf homojen bir malzemenin bir parçası. Şu anda, yüzey şekli küreden farklı olan "asferik lensler" giderek daha fazla kullanılmaktadır. Cam, optik cam, optik olarak şeffaf plastikler ve diğer malzemeler gibi optik malzemeler, lens malzemesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

Lensler, belirtilen harici özelliklere sahip olmadan benzer bir optik etki yaratan diğer optik cihazlar ve fenomenler olarak da adlandırılır. Örneğin:

• Merkezden uzaklığa göre değişen kırılma indisine sahip bir malzemeden yapılmış düz "mercekler"
• fresnel mercek
• Kırınım fenomenini kullanan Fresnel bölge plakası
• Atmosferdeki havanın "lensleri" - özelliklerin heterojenliği, özellikle kırılma indisi (gece gökyüzünde yıldızların titreyen bir görüntüsü olarak kendini gösterir).
• Kütleçekimsel mercek - galaksiler arası mesafelerde gözlemlenen sapma etkisi elektromanyetik dalgalar büyük nesneler.
• Manyetik mercek - yüklü parçacıklardan (iyonlar veya elektronlar) oluşan bir demeti odaklamak için sabit bir manyetik alan kullanan ve elektron ve iyon mikroskoplarında kullanılan bir cihaz.
• Optik sistem veya optik sistemin bir parçası tarafından oluşturulan bir merceğin görüntüsü. Karmaşık hesaplamak için kullanılır optik sistemler.

1. Tarih

İlk söz lensler Aristophanes'in eski Yunan oyunu "Bulutlar" (MÖ 424), dışbükey cam ve güneş ışığı yardımıyla ateşin yakıldığı yerde bulunabilir.

Yaşlı Pliny'nin (23 - 79) eserlerinden, bu ateş yakma yönteminin Roma İmparatorluğu'nda da bilindiği takip edilir - aynı zamanda, belki de, görme düzeltmesi için lens kullanımının ilk örneğini de açıklar - Nero'nun miyopiyi düzeltmek için içbükey bir zümrüt aracılığıyla gladyatör dövüşlerini izledi.

Seneca (3 BC - 65) su ile dolu bir cam topun verdiği büyütme etkisini anlatmıştır.

Arap matematikçi Alhazen (965-1038), göz merceğinin retina üzerinde nasıl bir görüntü oluşturduğunu anlatan optik üzerine ilk önemli incelemeyi yazdı. Lensler, ancak 1280'lerde İtalya'da gözlüklerin ortaya çıkmasıyla yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Mercek görevi gören yağmur damlaları arasından Altın Kapı görülebilir.

Bikonveks bir mercekle görülen bitki

2. Basit lenslerin özellikleri

Formlara bağlı olarak, toplama(olumlu) ve saçılma(negatif) lensler. Yakınsak mercekler grubu genellikle, ortası kenarlarından daha kalın olan mercekleri içerir ve uzaklaşan mercekler grubu, kenarları ortadan daha kalın olan merceklerdir. Bunun yalnızca, lens malzemesinin kırılma indisi, lens malzemesininkinden büyükse doğru olduğu belirtilmelidir. Çevre. Lensin kırılma indisi daha az ise durum tersine dönecektir. Örneğin, sudaki bir hava kabarcığı bikonveks yayıcı bir mercektir.

Lensler, kural olarak, optik güçleri (dioptri cinsinden ölçülür) veya odak uzunlukları ile karakterize edilir.

Düzeltilmiş optik sapmaya sahip optik cihazların yapımı için (öncelikle ışık dağılımı, akromatlar ve apokromatlar nedeniyle renk sapması), lenslerin / malzemelerinin diğer özellikleri de önemlidir, örneğin kırılma indisi, dağılım katsayısı, ışığın geçirgenliği. seçilen optik aralıktaki malzeme.

Bazen lensler/lens optik sistemleri (kırıcılar), nispeten yüksek kırılma indeksine sahip ortamlarda kullanım için özel olarak tasarlanmıştır (bkz. daldırma mikroskobu, daldırma sıvıları).

Lens türleri:
toplanma:
1 - bikonveks
2 - düz dışbükey
3 - içbükey dışbükey (pozitif menisküs)
Saçılma:
4 - çift içbükey
5 - düz içbükey
6 - dışbükey içbükey (negatif menisküs)

Dışbükey içbükey mercek denir menisküs ve toplu (ortaya doğru kalınlaşır), saçılımlı (kenarlara doğru kalınlaşır) veya teleskopik (odak uzaklığı sonsuzdur) olabilir. Bu nedenle, örneğin, miyop için gözlük camları genellikle negatif menisküslerdir.

Popüler yanılgının aksine, aynı yarıçapa sahip bir menisküsün optik gücü sıfır değil, pozitiftir ve camın kırılma indisine ve merceğin kalınlığına bağlıdır. Yüzeylerinin eğrilik merkezleri bir noktada olan bir menisküse eşmerkezli mercek denir (optik güç her zaman negatiftir).

Yakınsak bir merceğin ayırt edici bir özelliği, merceğin diğer tarafında bulunan bir noktada yüzeyine gelen ışınları toplama yeteneğidir.

Lensin ana elemanları: NN - optik eksen - lensi sınırlayan küresel yüzeylerin merkezlerinden geçen düz bir çizgi; O - optik merkez - bikonveks veya biconcave (aynı yüzey yarıçapına sahip) lensler için, lensin içindeki optik eksende (merkezinde) bulunan bir nokta.
Not. Işınların yolu, ortamlar arasındaki gerçek arayüzde kırılmayı göstermeden idealize edilmiş (ince) bir mercekte olduğu gibi gösterilir. Ek olarak, bikonveks merceğin biraz abartılı bir görüntüsü gösterilmektedir.

Yakınsak merceğin önüne belirli bir uzaklıkta bir parlak nokta S yerleştirilirse, eksen boyunca yönlendirilen bir ışık ışını kırılmadan mercekten geçecek ve merkezden geçmeyen ışınlar optik tarafa doğru kırılacaktır. ekseni ve S noktasının görüntüsü olacak bir F noktasında kesişir. Bu noktaya eşlenik odak denir veya basitçe odak.

Çok uzak bir kaynaktan gelen ışık merceğe düşerse, ışınları paralel bir ışında hareket ediyor olarak gösterilebilir, o zaman mercekten çıktıktan sonra ışınlar daha büyük bir açıyla kırılacak ve F noktası optik üzerinde hareket edecektir. eksen lense daha yakın. Bu şartlar altında mercekten çıkan ışınların kesişme noktasına denir. odak F' ve merceğin merkezinden odağa olan mesafe odak uzaklığıdır.

Uzaklaşan bir merceğe gelen ışınlar, ondan çıktıktan sonra merceğin kenarlarına doğru kırılacak, yani saçılacaktır. Bu ışınlar şekilde noktalı çizgi ile gösterildiği gibi zıt yönde devam ederse, bir F noktasında yakınsarlar ve bu odak bu lens. Bu odak hayali.

Uzaklaşan bir merceğin görünen odağı

Optik eksene odaklanma hakkında söylenenler, bir noktanın görüntüsünün optik eksene açılı olarak merceğin merkezinden geçen eğimli bir çizgi üzerinde olduğu durumlar için de geçerlidir. Optik eksene dik olan ve merceğin odağında bulunan düzleme denir. odak düzlemi.

Toplama lensleri nesneye herhangi bir tarafından yönlendirilebilir, bunun sonucunda lensten geçen ışınlar nesnenin bir tarafından veya diğer tarafından toplanabilir. Böylece, merceğin iki odak noktası vardır - ön Ve arka. Lensin ana noktalarından odak uzaklığında lensin her iki tarafında optik eksen üzerinde bulunurlar.

3. İnce bir mercekteki ışınların yolu

Optikte, kalınlığının sıfır olduğu varsayılan bir lense "ince" denir. Böyle bir lens için iki ana düzlem değil, ön ve arkanın birleşiyor gibi göründüğü bir ana düzlem gösterilmiştir.

İnce bir yakınsak mercekte rastgele bir yöndeki bir ışın yolunun yapısını ele alalım. Bunu yapmak için ince bir merceğin iki özelliğini kullanırız:

• Bir merceğin optik merkezinden geçen bir ışın yönünü değiştirmez;

• Mercekten geçen paralel ışınlar odak düzleminde birleşir.

A noktasında merceğe gelen rastgele yöndeki bir SA ışını düşünelim. Mercekte kırılmadan sonra yayılma çizgisini oluşturalım. Bunu yapmak için SA'ya paralel ve merceğin O optik merkezinden geçen bir OB ışını oluşturuyoruz. Merceğin birinci özelliğine göre, OB ışını yönünü değiştirmeyecek ve B noktasında odak düzlemiyle kesişmeyecektir. Merceğin ikinci özelliğine göre, ona paralel SA ışını kırılmadan sonra odak düzlemini kesmelidir. aynı noktada. Böylece merceğin içinden geçtikten sonra SA ışını AB yolunu izleyecektir.

Diğer ışınlar, örneğin ışın SPQ gibi benzer bir şekilde oluşturulabilir.

Mercekten ışık kaynağına olan uzaklığı SO'yu u olarak, mercekten ışınların odak noktasına olan OD mesafesini v olarak, odak uzaklığını OF olarak f olarak gösterelim. Bu miktarlarla ilgili bir formül türetelim.

İki çift benzer üçgen düşünün: 1) SOA ve OFB; 2) DOA ve DFB. Oranları yazalım

İlk oranı ikinciye bölersek,

İfadenin her iki bölümünü de v'ye böldükten ve terimleri yeniden düzenledikten sonra nihai formüle ulaşırız.

ince merceğin odak uzaklığı nerede.

4. Mercek sistemindeki ışınların yolu

Mercek sistemindeki ışınların yolu, tek bir mercekle aynı yöntemlerle oluşturulur.

Biri OF odak uzunluğuna ve diğeri O 2 F 2 olan iki mercekten oluşan bir sistem düşünün. İlk mercek için SAB yolunu oluşturuyoruz ve ikinci merceğe C noktasında girene kadar AB segmentine devam ediyoruz.

O 2 noktasından AB'ye paralel bir O 2 E ışını oluşturuyoruz. Bu ışın ikinci merceğin odak düzlemi ile kesiştiğinde E noktasını verecektir. İnce bir merceğin ikinci özelliğine göre, AB ışını ikinci merceğin içinden geçtikten sonra BE yolunu izleyecektir. Bu çizginin ikinci merceğin optik ekseniyle kesişimi, S kaynağından çıkan ve her iki mercekten geçen tüm ışınların odaklanacağı D noktasını verecektir.

5. İnce bir yakınsak mercekle görüntüleme

Merceklerin özelliklerini tanımlarken, merceğin odağında parlak bir noktanın görüntüsünü oluşturma ilkesi göz önünde bulundurulmuştur. Merceğe soldan gelen ışınlar arka odaktan, sağdan gelen ışınlar ön odaktan geçer. Farklı merceklerde, tam tersine, arka odak merceğin önünde, ön odak ise arkada olduğuna dikkat edilmelidir.

sahip nesnelerin bir mercek görüntüsünü oluşturma belirli biçim ve boyutlar aşağıdaki gibi elde edilir: Diyelim ki AB çizgisi merceğe belirli bir uzaklıkta bulunan, odak uzunluğundan çok daha büyük bir nesne. Objektifin her noktasından lens boyunca sayısız sayıda ışın geçecektir, bunların netlik için, şekil şematik olarak sadece üç ışının seyrini göstermektedir.

A noktasından çıkan üç ışın mercekten geçecek ve bir görüntü oluşturmak için A 1 B 1 üzerindeki ilgili kaybolma noktalarında kesişecektir. Ortaya çıkan görüntü geçerli Ve başaşağı.

Bu durumda, görüntü, ana odak düzleminden F'F' biraz uzakta, ana odaktan ona paralel geçen bazı odak düzleminde FF eşlenik odakta elde edildi.

Nesne merceğe sonsuz uzaklıktaysa, görüntüsü F ' merceğinin arka odağında elde edilir. geçerli, başaşağı Ve azaltışmış benzer bir noktaya.

Bir nesne merceğe yakınsa ve merceğin odak uzunluğunun iki katından daha büyük bir mesafedeyse, görüntüsü geçerli, başaşağı Ve azaltışmış ve çift odak uzaklığı arasındaki segmentteki ana odağın arkasında yer alacaktır.

Bir nesne merceğin odak uzunluğunun iki katına yerleştirilirse, ortaya çıkan görüntü merceğin diğer tarafında odak uzaklığının iki katıdır. görüntü elde edilir geçerli, başaşağı Ve eşit büyüklükte ders.

Ön odak ile çift odak uzaklığı arasına bir nesne yerleştirilirse, görüntü çift odak uzunluğunun ötesine geçecek ve geçerli, başaşağı Ve büyütülmüş.

Nesne merceğin ön ana odak düzlemindeyse, mercekten geçen ışınlar paralel gidecek ve görüntü yalnızca sonsuzda elde edilebilir.

Bir nesne ana odak uzunluğundan daha az bir mesafeye yerleştirilirse, ışınlar hiçbir yerde kesişmeden ıraksak bir ışında merceği terk eder. Bu bir görüntü ile sonuçlanır hayali, doğrudan Ve büyütülmüş yani bu durumda mercek bir büyüteç gibi çalışır.

Bir nesne sonsuzdan merceğin ön odağına yaklaştığında görüntünün arka odaktan uzaklaştığını ve nesne ön odak düzlemine ulaştığında ondan sonsuzda olduğunu görmek kolaydır.

Bu model pratikte büyük önem taşımaktadır. Çeşitli türler Bu nedenle, fotoğraf çalışması, nesneden merceğe ve mercekten görüntü düzlemine olan mesafe arasındaki ilişkiyi belirlemek için ana şeyi bilmek gerekir. lens formülü.

6. İnce lens formülü

Nesnenin noktasından merceğin merkezine ve görüntünün noktasından merceğin merkezine olan mesafelere eşlenik odak uzunlukları denir.

Bu miktarlar birbirine bağlıdır ve adı verilen bir formülle belirlenir. ince lens formülü(Isaac Barrow tarafından keşfedildi):

mercekten nesneye olan mesafe nerede; - mercekten görüntüye olan mesafe; merceğin ana odak uzaklığıdır. Kalın bir mercek durumunda, formül değişmeden kalır, tek fark mesafelerin merceğin merkezinden değil, ana düzlemlerden ölçülmesidir.

Bilinen iki tane olan bir veya başka bir bilinmeyen miktarı bulmak için aşağıdaki denklemler kullanılır:

Unutulmamalıdır ki miktarların işaretleri sen , v , F yakınsak bir mercekteki gerçek bir nesneden gerçek bir görüntü için - tüm bu miktarlar pozitiftir. Görüntü hayali ise - uzaklık negatif alınır, nesne hayali ise - uzaklık negatif, mercek ıraksak ise - odak uzaklığı negatiftir.

Odak uzaklığı f olan ince bir dışbükey mercek aracılığıyla siyah harflerin görüntüleri (kırmızı ile gösterilir). E, I ve K harfleri için ışınlar gösterilmiştir (sırasıyla mavi, yeşil ve turuncu). Gerçek ve ters E (2f) görüntüsünün boyutları aynıdır. Resim I (f) - sonsuzda. K (f/2'de) sanal ve canlı görüntü boyutlarının iki katına sahiptir

7. Görüntü ölçeği

Görüntü ölçeği (), görüntünün doğrusal boyutlarının nesnenin karşılık gelen doğrusal boyutlarına oranıdır. Bu oran dolaylı olarak bir kesir olarak ifade edilebilir, burada mercekten görüntüye olan mesafe; merceğin nesneye olan uzaklığıdır.

Burada bir indirgeme faktörü vardır, yani görüntünün doğrusal boyutlarının nesnenin gerçek doğrusal boyutlarından kaç kez daha küçük olduğunu gösteren bir sayı.

Hesaplama pratiğinde, bu oranı merceğin odak uzaklığı nerede veya cinsinden ifade etmek çok daha uygundur.

8. Lensin odak uzaklığı ve optik gücünün hesaplanması

Bir lens için odak uzaklığı değeri şu şekilde hesaplanabilir: aşağıdaki formül:

Lens malzemesinin kırılma indisi,

Optik eksen boyunca bir merceğin küresel yüzeyleri arasındaki mesafe, aynı zamanda olarak da bilinir. mercek kalınlığı ve yarıçaplardaki işaretler, küresel yüzeyin merkezi merceğin sağındaysa pozitif, solundaysa negatif olarak kabul edilir. İhmal edilebilirse, odak uzunluğuna göre böyle bir merceğe denir. ince, ve odak uzaklığı şu şekilde bulunabilir:

burada R>0 eğrilik merkezi ana optik eksenin sağındaysa; 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)

(Bu formül aynı zamanda ince lens formülü.) Odak uzaklığı, yakınsak lensler için pozitif ve uzaklaşan lensler için negatiftir. Değer denir optik güç lensler. Bir merceğin optik gücü şu şekilde ölçülür: diyoptri, birimleri olan m −1 .

Bu formüller, genel trigonometrik formüllerden paraksiyel yaklaşıma geçersek, Snell yasası kullanılarak mercekteki görüntüleme sürecinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesiyle elde edilebilir.

Lensler simetriktir, yani ışığın yönünden bağımsız olarak aynı odak uzaklığına sahiptirler - sola veya sağa, ancak bu, büyüklüğü bağlı olan sapmalar gibi diğer özellikler için geçerli değildir. merceğin hangi tarafının ışığa dönük olduğu.

9. Birkaç lensin kombinasyonu (merkezli sistem)

Lensler, karmaşık optik sistemler oluşturmak için birbirleriyle birleştirilebilir. İki mercekli bir sistemin optik gücü, her bir merceğin optik güçlerinin basit bir toplamı olarak bulunabilir (her iki merceğin de ince kabul edilmesi ve aynı eksende birbirine yakın olmaları şartıyla):

Mercekler birbirinden biraz uzaktaysa ve eksenleri çakışıyorsa (bu özelliğe sahip rastgele sayıda mercek sistemine merkezi sistem denir), toplam optik güçleri yeterli bir doğruluk derecesiyle bulunabilir. aşağıdaki ifade:

lenslerin ana düzlemleri arasındaki mesafe nerede.

10. Basit bir lensin dezavantajları

Modern fotoğraf ekipmanlarında, görüntü kalitesine yüksek talepler getiriliyor.

Basit bir mercek tarafından verilen görüntü, bir takım eksikliklerden dolayı bu gereksinimleri karşılamamaktadır. Eksikliklerin çoğunun ortadan kaldırılması, merkezi bir optik sistem olan lenste bir dizi lensin uygun şekilde seçilmesiyle sağlanır. Basit lenslerle çekilen görüntülerin çeşitli dezavantajları vardır. Optik sistemlerin dezavantajları, aşağıdaki türlere ayrılan sapmalar olarak adlandırılır:

• geometrik sapmalar
  • Küresel sapma;
  • Koma;
  • astigmatizma;
  • çarpıtma;
  • görüntü alanının eğriliği;
• Renk sapmaları;
• Kırınım sapması (bu sapmaya optik sistemin diğer unsurları neden olur ve merceğin kendisiyle hiçbir ilgisi yoktur).

11. Özel özelliklere sahip lensler

11.1. Organik polimer lensler

Polimerler, döküm kullanarak ucuz asferik lensler oluşturmayı mümkün kılar.

Kontak lens

Oftalmoloji alanında yumuşak kontakt lensler oluşturulmuştur. Üretimleri, parçaları birleştiren iki fazlı bir yapıya sahip malzemelerin kullanımına dayanmaktadır. organosilikon veya organosilikon silikon ve bir hidrofilik hidrojel polimeri. 20 yılı aşkın bir süredir yapılan çalışmalar, 90'lı yılların sonlarında hidrofilik özelliklerin ve yüksek oksijen geçirgenliğinin birleşimi nedeniyle, günün her saatinde 30 gün boyunca sürekli olarak kullanılabilen silikon hidrojel lenslerin geliştirilmesine yol açtı.

11.2. kuvars lensler

Kuvars cam - küçük (yaklaşık %0.01) Al203, CaO ve MgO ilaveleri ile yeniden eritilmiş saf silika. Hidroflorik asit dışında birçok kimyasal reaktife karşı yüksek termal kararlılık ve eylemsizlik ile karakterizedir.

Şeffaf kuvars cam, ultraviyole ve görünür ışık ışınlarını iyi iletir.

11.3. Silikon lensler

Silikon, ultra yüksek dağılımı, IR aralığında n=3.4'lük en yüksek mutlak kırılma indeksi ve görünür spektrumda tam opaklıkla birleştirir.

Ek olarak, X-ışını elektromanyetik dalga aralığı için lensler oluşturmayı mümkün kılan, silikonun özellikleri ve işlenmesi için en son teknolojilerdir.

12. Lens uygulaması

Lensler, çoğu optik sistemin evrensel bir optik öğesidir.

Lenslerin geleneksel kullanımı dürbün, teleskop, optik nişangah, teodolit, mikroskop ve fotoğraf ve video ekipmanıdır. Büyüteç olarak tek yakınsak mercekler kullanılır.

Lenslerin bir başka önemli uygulama alanı da oftalmolojidir; bunlar olmadan kısa görüşlülük, ileri görüşlülük, yanlış yerleşim, astigmatizma ve diğer hastalıkları düzeltmek imkansızdır. Lensler, gözlük ve kontakt lens gibi cihazlarda kullanılmaktadır.

Radyo astronomi ve radarda, dielektrik lensler genellikle radyo dalgası akısını alıcı bir antene toplamak veya bir hedefe odaklanmak için kullanılır.

Plütonyum nükleer bombalarının tasarımında, bir nokta kaynaktan (fünye) küresel bir uzaklaşan şok dalgasını küresel bir yakınsayan dalgaya dönüştürmek için, farklı patlama hızlarına sahip (yani farklı kırılma indislerine sahip) patlayıcılardan yapılmış mercek sistemleri kullanıldı.

notlar

1. Sibirya'da Bilim - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
2. IR aralığı için silikon lensler - www.optotl.ru/mat/Si#2

ve 1. Geometrik optik yasaları, Huygens teorisi açısından gerekçeleri.

Optik, ışığın doğası ve ışığın yayılması ve etkileşimi ile ilgili fenomenlerin bilimidir. Optik ilk olarak 17. yüzyılın ortalarında Newton ve Huygens tarafından formüle edilmiştir. Geometrik optiğin yasalarını formüle ettiler: 1). Işığın doğrusal yayılım yasası - ışık, ışık ışınlarının yolunda opak bir bariyer varsa, kanıtı ekranda keskin bir gölge oluşumu olan ışınlar şeklinde yayılır. Kanıt, yarı gölgenin oluşumudur.

2) ışık huzmelerinin bağımsızlığı yasası - eğer ışık iki bağımsız ışından akıyorsa

Ve
kaynaklar kesişir, birbirlerini rahatsız etmezler.

3). Işığın yansıma yasası - ışık akısı iki ortam arasındaki arayüze düşerse, yansıma, kırılma yaşayabilir. Bu durumda gelen, yansıyan, kırılan ve normal ışınlar aynı düzlemdedir. Gelme açısı yansıma açısına eşittir.

4). Geliş açısının sinüsü, yansıma açısının sinüsünü ifade eder. yanı sıra iki ortamın kırılma oranı indeksleri.
Huygens ilkesi: eğer ışık bir dalgaysa, ışık kaynağından bir dalga cephesi yayılır ve belirli bir zamanda dalga cephesinin her noktası bir ikincil dalga kaynağıdır, ikincil dalgaların zarfı yeni bir dalgayı temsil eder. ön.

Newton birinci yasayı cox'tan açıkladı

2. dinamik devrenin darbe yaraları ve

Huygens bunu açıklayamadı. T

2. yasa: Huygens: koordine olmayan iki dalga birbirini rahatsız etmez

Newton: olamazdı: parçacıkların çarpışması bir tedirginliktir.

3. yasa: Newton: momentumun korunumu yasasını ve nasıl olduğunu açıkladı

4inci s-n.

af, kırık dalganın ön yüzüdür.

19. yüzyılda bir dizi eser ortaya çıktı: Işığın bir dalga olduğunu savunan Fresnel, Jung 19. yüzyılın ortalarında, bu dalgaların enine ve sadece ışık olduğu teorisine göre Maxwell'in elektromanyetik alan teorisi oluşturuldu. dalgalar polarizasyon fenomenini yaşarlar.

toplam iç yansıma

2. Lensler. Lens formülünün türetilmesi. Bir lenste görüntülerin oluşturulması. lensler

Mercek genellikle her iki taraftan küresel yüzeylerle sınırlanmış bir cam gövdedir; özel bir durumda, merceğin yüzeylerinden biri, sonsuz büyük yarıçaplı küresel bir yüzey olarak kabul edilebilecek bir düzlem olabilir. Lensler sadece camdan değil, herhangi bir şeffaf maddeden (kuvars, kaya tuzu vb.) de yapılabilir. Lens yüzeyleri ayrıca silindirik, parabolik gibi daha karmaşık şekillerde olabilir.

O noktası merceğin optik merkezidir.

Yaklaşık 1 Yaklaşık 2 lens kalınlığı.

C 1 ve C 2, merceği sınırlayan küresel yüzeylerin merkezleridir.

Optik merkezden geçen herhangi bir düz çizgiye merceğin optik ekseni denir. Merceğin her iki kırılma yüzeyinin merkezinden geçen eksenlere denir. ana optik eksen. Gerisi yan eksenlerdir.

Lens formülünün türetilmesi

;
;
;
;

EG=KA+AO+OB+BL;KA=h2/Sı; 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; Uı =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/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 - dışbükey

r1,r2<0 – içbükey

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

Bir lenste görüntü oluşturma

3. Işığın karışması. Girişimdeki genlik. Young deneyinde girişim deseninin hesaplanması.

Işık girişimi- bu, iki veya daha fazla uyumlu kaynaktan gelen dalgaların üst üste binmesi olgusudur, bunun sonucunda bu dalgaların enerjisi uzayda yeniden dağıtılır. Örtüşen dalgalar alanında, salınımlar üst üste bindirilir, dalgalar eklenir, bunun sonucunda salınımlar bazı yerlerde daha güçlü ve diğerlerinde daha zayıftır. Ortamın her noktasında ortaya çıkan salınım, bu noktaya ulaşan tüm salınımların toplamı olacaktır. Ortamın her noktasında ortaya çıkan salınım, ortamın noktasının salınım kaynaklarından mesafesine bağlı olan, zamana bağlı bir genliğe sahiptir. Bu tür titreşimlerin toplamına denir. tutarlı kaynaklardan gelen girişim.

Küresel bir dalganın yayıldığı bir S noktası kaynağı alın. S kaynağına göre simetrik olarak yerleştirilmiş iki iğne deliği s1 ve s2 olan bir bariyer dalganın yoluna yerleştirilir, s1 ve s2 delikleri aynı genlikte ve aynı fazlarda salınır, çünkü uzaklıkları

kaynak S aynıdır. Bariyerin sağında iki küresel dalga yayılacak ve bu iki dalganın eklenmesi sonucunda ortamın her noktasında bir salınım ortaya çıkacaktır. Sırasıyla s1 ve s2 kaynaklarından r1 ve r2 mesafesinde ayrılan bir A noktasındaki toplamanın sonucunu ele alalım.s1 ve s2 kaynaklarının salınımları

aynı fazlara sahip olmak şu şekilde temsil edilebilir:

Daha sonra sırasıyla s1 ve s2 kaynaklarından A noktasına ulaşan salınımlar:
, nerede
- salınım frekansı. A noktasındaki salınım terimlerinin faz farkı,
. Ortaya çıkan salınımın genliği, faz farkına bağlıdır: eğer faz farkı = 0 veya 2'nin katıysa (ışın yolu farkı = 0 veya bir tam sayı dalga boyu), bu durumda genlik maksimum bir değere sahiptir: A = A1 + A2. Faz farkı = tek sayı ise (ışın yolu farkı = tek sayıda yarım dalga), o zaman genlik, genliklerin terimleri arasındaki farka eşit bir minimum değere sahiptir.

Işık girişiminin uygulanması için şema Young'ın yöntemi. Işık kaynağı, A1 ekranındaki parlak ışıklı dar bir S yarığıdır. Ondan gelen ışık, S1'e paralel iki özdeş dar yarık S1 ve S2'nin bulunduğu ikinci opak perde A2'ye düşer. 2 sistemleri, perde A2'nin arkasındaki boşlukta yayılır.

Novosibirsk Ulaştırma Teknolojileri Koleji'nin N.A. Lunin.

Öğretmen: Nagoga Ekaterina Mihaylovna.

Konu: “Lensler. Lenslerde yapı. İnce lens formülü.

Hedef: mercekler, fiziksel özellikleri ve özellikleri hakkında bilgi vermek.

Dersler sırasında

zaman düzenleme

Selamlar.

Ev ödevi kontrol ediliyor.

II. Yeni materyal öğrenmek

Işık kırılması olgusu, ışık huzmelerini kontrol etmek ve optik görüntüler elde etmek için kullanılan lenslerin ve birçok optik cihazın çalışmasının temelini oluşturur.

Lens küresel yüzeylerle sınırlanmış optik saydam bir gövdedir. variki çeşit lens :

a) dışbükey;

b) içbükey.

Dışbükey lensler : bikonveks, düz-dışbükey, içbükey-dışbükey.

İçbükey lensler olabilir : bikonkav, düz-içbükey, dışbükey-içbükey.

Ortası kenarlarından daha kalın olan merceklere denir.toplama ve daha kalın kenarları olan- saçılma (slaytlar 3,4) .

Deney

Bikonveks bir merceğe bir ışık demeti yönlendirilir. Seyretmeböyle bir merceğin toplama eylemi: mercek üzerine gelen her ışın, onun tarafından kırıldıktan sonra, ana optik eksene yaklaşarak orijinal yönünden sapar.

Tanımlanan deneyim, öğrencileri doğal olarak ana odak ve lensin odak uzaklığı kavramlarına yönlendirir.

Bir merceğin optik merkezinden ana odağına kadar olan uzaklığa denir.mercek odak uzaklığı . Bir harfle belirtinF, yanı sıra odağın kendisi (slayt 4-6).

Daha sonra, ışık ışınlarının uzaklaşan bir mercekten geçtiği yol netleştirilir. Uzaklaşan bir merceğin eylemi ve parametreleri sorunu da benzer şekilde ele alınır. Deneysel verilere dayanarak, uzaklaşan merceğin odağının hayali olduğu sonucuna varabiliriz (slayt 7).

III . Lenslerde yapı.

Belirli bir şekle ve boyuta sahip nesnelerin bir görüntüsünün merceğin yapımı şu şekilde elde edilir: diyelim ki AB çizgisi, mercekten belirli bir mesafede bulunan ve odak uzunluğunu önemli ölçüde aşan bir nesnedir.

Objektifin her noktasından, sayılamayan sayıda ışın geçecektir, bunlardan açıklık için, şekil şematik olarak sadece üç ışının yolunu göstermektedir.

(slaytlar 8,9)

Nesne merceğe sonsuz uzaklıktaysa, görüntüsü F ' merceğinin arka odağında elde edilir.geçerli , başaşağı Ve azaltışmış benzer bir noktaya.

(slayt 10)

Ön odak ile çift odak uzunluğu arasına bir nesne yerleştirilirse, görüntü çift odak uzunluğunun gerisinde çekilecek ve gerçek, ters çevrilmiş ve büyütülmüş olacaktır.

(slayt 11)

Bir nesne merceğin odak uzunluğunun iki katına yerleştirilirse, ortaya çıkan görüntü merceğin diğer tarafında odak uzaklığının iki katıdır. Görüntü gerçek, ters çevrilmiş ve özneye eşit boyutta elde edilir.

(slayt 12)

Bir nesne merceğe yakınsa ve merceğin odak uzunluğunun iki katından daha büyük bir mesafedeyse, görüntüsügeçerli , başaşağı Ve azaltışmış ve çift odak uzaklığı arasındaki segmentteki ana odağın arkasında yer alacaktır.

(slayt 13)

Nesne merceğin ön ana odak düzlemindeyse, mercekten geçen ışınlar paralel gidecek ve görüntü yalnızca sonsuzda elde edilebilir.

(slayt 14)

Bir nesne ana odak uzunluğundan daha az bir mesafeye yerleştirilirse, ışınlar hiçbir yerde kesişmeden ıraksak bir ışında merceği terk eder. Bu bir görüntü ile sonuçlanırhayali , doğrudan Ve büyütülmüş yani bu durumda mercek bir büyüteç gibi çalışır.

(slayt 15)

IV. İnce lens formülünün türetilmesi.

(slayt 16)

Gölgeli üçgenlerin benzerliğinden (Şekil 70) şu sonuç çıkar:

(slayt 17)

neredeD - nesnenin lensten uzaklığı;Fmercekten görüntüye olan mesafe;F - odak uzaklığı. Lensin optik gücü:

Hesaplamalarda, gerçek değerlerin sayısal değerleri her zaman artı işaretiyle, hayali değerler ise eksi işaretiyle değiştirilir (slayt 18).

Doğrusal yakınlaştırma

Gölgeli üçgenlerin benzerliğinden (Şekil 71) şu sonuç çıkar:

(slayt 19)

v. İncelenen materyalin konsolidasyonu.

Iraksak bir merceğin odağı neden sanal olarak adlandırılır?

Bir noktanın gerçek görüntüsü ile hayali olan arasındaki fark nedir?

Hangi işaretle anlaşılabilir: Bu mercek birleşiyor veya uzaklaşıyor, sadece şekline bakılırsa?

Bir dışbükey merceğin özelliğini adlandırın.(Paralel ışınları bir noktaya toplayın.)

Problem çözme No. 1064, 1066 (P) (slayt 20,21)

§ 63-65, sayı 1065(R)

Eğitici: lensler, lens türleri ve temel özellikleri hakkında kavramlar oluşturmak; bir grafik yöntemi kullanarak görüntüleri bulmak için lenslerin özellikleri hakkındaki bilgileri uygulamak için pratik beceriler oluşturmak Gelişimsel: yargılarla çalışma yeteneğini geliştirmek; sınıfta diyalojik iletişimin organizasyonu yoluyla öğrencilerin konuşmasını geliştirmek; çocukları mantıksal düşünmelerinin gelişimi için eğitimsel problem durumlarını çözmeye dahil etmek; eğitim faaliyetlerinde bir değişiklik yoluyla öğrencilerin dikkatini sürdürmek Eğitimsel: bilişsel ilgiyi, konuya olan ilgiyi geliştirmek. Dersin Hedefleri

Bir lens, iki eğrisel (çoğunlukla küresel) veya kavisli ve düz yüzeylerle sınırlanan şeffaf bir gövdedir. Bir lens, iki eğrisel (çoğunlukla küresel) veya kavisli ve düz yüzeylerle sınırlanan şeffaf bir gövdedir. Mercek Merceklerden ilk söz, dışbükey cam ve güneş ışığının yardımıyla ateşin yakıldığı Aristophanes'in antik Yunan oyunu "Bulutlar"da (MÖ 424) bulunabilir. Lens (Alman Linse, lat..lens - mercimek) - iki cilalı yüzeyle sınırlı şeffaf homojen malzemeden bir disk - küresel veya küresel ve düz .. Mercek

Göz görme organıdır Bir kişi gözlerle değil, bilgilerin optik sinir yoluyla beynin belirli bölgelerine iletildiği, gördüğümüz dış dünyanın resminin oluştuğu gözlerle görür. Tüm bu organlar görsel analizörümüzü veya görsel sistemimizi oluşturur.

Ana optik eksene paralel bir ışın demeti, yakınsak bir merceğe düşerse, mercekte kırılmadan sonra, merceğin ana odağı olarak adlandırılan bir F noktasında toplanırlar. Uzaklaşan bir merceğin odağında, kırılmadan önce ana optik eksenine paralel olan ışınların devamları kesişir. Uzaklaşan bir merceğin odağı hayalidir. İki ana odak vardır; ana optik eksende, merceğin optik merkezinden aynı uzaklıkta, karşı taraflarında bulunurlar. Mercek odak mercek odağı (F) merceğin merceğin ana optik ekseninin optik merkezi

Yakınsayan bir mercekteki bir nesnenin görüntüsünün boyutu ve konumu, nesnenin merceğe göre konumuna bağlıdır. Objektiften ne kadar uzakta olduğuna bağlı olarak, büyütülmüş bir görüntü (F 2F) elde edilebilir. veya azaltılmış (d > 2F). Çıktı 2F). veya azaltılmış (d > 2F). Sonuç">

0 yakınsak lensler için. Yakınsak lensler için D 0. D24 Yakınsak mercekler için mercek diyoptrisinin optik gücü D > 0. Yakınsak lensler için D 0. Yakınsak lensler için D 0. Yakınsak lensler için D 0. Yakınsak lensler için D 0. D title="(!LANG: Yakınsak lensler için lens gücü diyoptri D > 0. D

Görme Hijyeni 1. Sadece iyi ışıkta okuyun. 2. Gün ışığında masaüstü, pencere solda olacak şekilde yerleştirilmelidir. 3. Yapay aydınlatma altında masa lambası solda olmalı ve abajur ile kapatılmalıdır. 4. Çok uzun süre TV izlemeyin. 5. Bilgisayarda çalışmanın her dakikasından sonra bir duraklama gerekir.

vizyon ve doğru beslenme Büyük önem için iyi görüş D ve A başta olmak üzere yeterli miktarda vitamin içeren uygun bir diyete sahiptir. D vitamini sığır ve domuz ciğeri, ringa balığı, yumurta sarısı, tereyağı gibi gıdalarda bulunur. A vitamini morina karaciğeri, sığır ve domuz karaciğeri, yumurta sarısı bakımından en zengindir. tavuk yumurtası, krema, tereyağı. İnsan vücudunun A vitamini sentezlediği bir madde olan karoten, havuç, tatlı biber, deniz topalak, kuşburnu, yeşil soğan, maydanoz, kuzukulağı, kayısı, ıspanak, marulda büyük miktarlarda bulunur.

1. Güneşli bir yaz gününde bahçedeki çiçekleri neden sulayamazsınız? 2. Bir saatten iki dışbükey camı yapıştırarak havadar bir dışbükey mercek elde edebilirsiniz. Böyle bir mercek suya yerleştirilirse, yakınsak bir mercek olur mu? 3. İki çizimi karşılaştırın. Ne yaygın? Fark ne? Düşün ve cevapla

Bir mercek kullanılarak, ekranda bir mum alevinin ters çevrilmiş bir görüntüsü elde edilir. Merceğin bir kısmı bir kağıt yaprağı tarafından kapatılırsa görüntünün boyutu nasıl değişir? 1. Resmin bir kısmı kaybolacaktır. 2. Görüntü boyutları değişmeyecektir. 3. Boyutlar artacaktır. 4. Boyutlar küçülür. soru 2

Merceklerin uygulanması Merceklerin uygulanması Mercekler, çoğu optik sistemin evrensel bir optik öğesidir. Lensler, çoğu optik sistemin evrensel bir optik öğesidir. Çoğu optik cihazda bikonveks lensler kullanılır, gözün lensi aynı lenstir. Menisküs lensleri gözlüklerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve kontak lens. Çoğu optik cihazda bikonveks lensler kullanılır, gözün lensi aynı lenstir. Menisküs lensleri gözlük ve kontakt lenslerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yakınsak bir merceğin arkasındaki yakınsak bir ışında, ışık enerjisi merceğin odağında yoğunlaşır. Büyüteçle yakma işlemi bu prensibe dayanmaktadır.

Yansıtma (cevabınızı tabloya işaretleyin) Yargılamalar Evet Hayır Bilmiyorum Derste I: 1) birçok yeni şey öğrendim; 2) bilgisini gösterdi; 3) öğretmen ve sınıf arkadaşları ile ilgi ile iletişim kurdu. Derste şunları hissettim: 1) özgür; 2) kısıtlı; 3) rahat. Sevdiğim derste: 1) bilişsel görev ve soruların toplu çözümü; 2) görünürlük; 3) diğer (belirtiniz).

İlginiz için teşekkürler, ders için teşekkürler! Ödev§ (Gendenstein L.E.. Fizik. 8. Sınıf - M.: Mnemozina, 2009). (Gendenstein L.E.. Fizik. 8. Sınıf - M.: Mnemozina, 2009).

Mercek türleri İnce - merceğin kalınlığı, merceğin yüzeylerinin yarıçapına ve nesnenin mercekten uzaklığına kıyasla küçüktür. İnce lens formülü 1 1 + 1 = F d f . F=df; d+ f burada F odak uzaklığıdır; d, nesneden merceğe olan mesafedir; f, mercekten görüntünün optik merkezine olan uzaklıktır R 1 О О 1 ana optik eksen R 2 О 2

Merceklerin özellikleri 1. Odak uzaklığı Mercekte kırıldıktan sonra ışınların kesiştiği noktaya merceğin ana odağı (F) denir. F

Mercek özellikleri 1. Odak uzaklığı Yakınsak bir merceğin iki ana gerçek odağı vardır. F Odak uzaklığı (F)

Mercek özellikleri 2. Merceğin optik gücü Odak uzunluğunun karşılıklılığına merceğin optik gücü denir D=1/F Diyoptri (dptr) olarak ölçülür 1 diyoptri=1/m Yakınsayan bir merceğin optik gücü, pozitif değer ve ıraksak mercek negatif olarak kabul edilir.

Görüşün korunması Gereklidir: Aşağıdakiler imkansızdır: Ш yemek yerken, mum ışığında, hareketli bir araçta ve yatarken § okunan bir nesneyi düşünmek; en az 30 cm mesafede, bilgisayardan ekrandan 6070 cm, TV'den - 3 m uzaklıkta oturun (ekran göz hizasında olmalıdır); Ш Işığın sol taraftan düşmesi için; Ш ev aletlerini ustaca kullanmak; Ш Gözler için tehlikeli olan işler özel gözlüklerde yapılmalıdır; § 2 saatten fazla sürekli TV izlemek; § odanın çok parlak bir şekilde aydınlatılması; § güneş ışığının doğrudan ışınlarına açıkça bakın; § Toz alırsanız ellerinizle gözlerinizi ovun. Vurulduğunda W yabancı cisim Gözlerinizi temiz, nemli bir bezle silin. Vizyonunuzun ihlal edildiğini gözlemlerseniz, bir doktora (göz doktoruna) danışın.