Ang mga lens ay mga transparent na bagay na maaaring mag-refract ng sikat ng araw. Ang mga ito ay pangunahing gawa sa salamin. Ang mga salitang "refract light" ay tumutukoy sa kakayahang baguhin ang direksyon ng pagpapalaganap ng mga sinag ng liwanag ng insidente. Isaalang-alang natin kung paano ginagawa ang mga larawan sa manipis na lens.
Makasaysayang background
Ang mga unang lente na kilala ng mga sinaunang Griyego at Romano ay mga spherical glass vessel na puno ng tubig. Ang mga prototype na ito ng mga modernong optical glass ay ginamit upang mag-apoy.
Noon lamang sa katapusan ng ika-13 siglo na ginawa ang unang glass lens sa Europe. Simula noon, ang proseso ng kanilang paggawa ay hindi gaanong nagbago. Ang tanging inobasyon ay ang paggamit ng tar ni Isaac Newton noong ika-17 siglo upang pakinisin ang mga ibabaw ng mga optical na bagay.
Pagkolekta at pagkalat ng mga salamin sa mata
Upang gawing mas madaling maunawaan ang pagbuo ng mga larawan sa manipis na lens, isaalang-alangang tanong, ano ang optical glasses. Sa pangkalahatan, mayroon lamang dalawang uri ng mga lente, na naiiba sa kanilang hugis at kakayahang i-refract ang liwanag na pagkilos ng bagay. Ang mga sumusunod na uri ay nakikilala:
- Converging lens. Ang uri na ito ay may kapal ng gitnang bahagi nito na mas malaki kaysa sa kapal ng mga gilid. Ang nagresultang imahe sa isang converging lens ay nabuo sa kabilang panig ng liwanag na bumabagsak dito. Ang ganitong uri ay may kakayahang mangolekta ng liwanag sa isang punto (positibong focus).
- Mga diverging lens. Ang kanilang gitnang bahagi ay mas manipis kaysa sa mga gilid. Dahil sa kanilang hugis, ang mga salamin sa mata na ito ay nakakalat sa liwanag na insidente sa kanila, na humahantong sa pagbuo ng isang imahe sa parehong bahagi ng lens habang ang mga sinag mula sa isang bagay ay nahuhulog dito. Ang nabuong imahe ay mas maliit kaysa sa aktwal na item. Kung ang mga sinag na nakakalat ng optical glass na ito ay ipinagpatuloy sa paraang matukoy ang kanilang pinanggalingan, kung gayon ito ay tila lumilitaw mula sa isang punto sa harap nito. Ang puntong ito ay tinatawag na focus, na negatibo o haka-haka para sa isang diverging lens.
Iba't ibang hugis ng optical glass
Ang umiiral na dalawang uri ng lens ay maaaring gawin sa maraming paraan. Ang sumusunod na 6 na form ay nakikilala:
- Biconvex.
- Plano-convex.
- Na may matambok na meniscus (concave-convex).
- Biconcave.
- Plano-concave.
- Na may malukong meniscus (convex-concave).
Mga elemento ng convex glass
Upang maunawaan ang physics ng lens at building inmanipis na mga lente ng imaging, kinakailangang malaman ang mga pangunahing elemento ng optical object na ito. Ilista natin sila:
- Ang optical center (O) ay ang puntong dinadaanan ng liwanag nang hindi nare-refract.
- Ang pangunahing axis ay isang tuwid na linya na dumadaan sa punto ng optical center at ang pangunahing pokus.
- Ang pangunahing o pangunahing pokus (F) ay ang punto kung saan dumadaan ang mga light ray o ang mga extension nito kung mahulog ang mga ito sa optical glass na kahanay ng pangunahing axis nito.
- Axiliary axis - anumang tuwid na linya na dumadaan sa optical center.
- Ang radii ng curvature ay ang dalawang radii, R1 at R2, ng mga sphere na bumubuo sa lens.
- Centers of curvature - dalawang center of sphere, C1 at C2, na bumubuo sa mga surface ng optical glass.
- Focal length (f) - ang distansya sa pagitan ng focal point at optical center. May isa pang kahulugan ng value (f): ito ang distansya mula sa gitna ng optical lens hanggang sa imahe, na nagbibigay ng isang bagay na matatagpuan sa malayong lugar.
Mga Optical na katangian
Kung ito ay isang simpleng convex glass o kumplikadong optical system, na isang koleksyon ng mga indibidwal na lens, ang kanilang mga optical properties ay nakadepende sa dalawang parameter: ang focal length at ang relasyon sa pagitan ng focal length at diameter ng lens.
Ang focal length ay sinusukat sa dalawang paraan:
- Sa mga unit ng normal na distansya, gaya ng 10cm, 1m, at iba pa.
- Sa diopters, ito ay isang value na inversely proportional sa focal length, na sinusukat sa metro.
Halimbawa, ang optical glass na may lakas na 1 diopter ay may focal length na 1 m, habang ang isang lens na may power na 2 diopter ay may focal length na 0.5 m lang.
Ang diameter ng isang lens at ang kaugnayan nito sa focal length ay tumutukoy sa kakayahan ng optical glass na mangolekta ng liwanag o ang light output nito.
Mga katangian ng mga sinag na dumadaan sa lens
Sa mga paaralan sa ika-8 baitang, ang pagbuo ng mga larawan sa manipis na mga lente ay isa sa mahahalagang paksa sa pisika. Upang matutunan kung paano buuin ang mga larawang ito, dapat malaman hindi lamang ang mga pangunahing konsepto at elemento, kundi pati na rin ang mga katangian ng ilang sinag na dumadaan sa isang optically active object:
- Anumang sinag na dumaraan parallel sa pangunahing axis ay nire-refracte sa paraang ito ay dumaan sa focus (sa kaso ng converging lens), o ang haka-haka nitong pagpapatuloy ay dumaan sa focus (sa kaso ng isang divergent one).
- Ang beam na dumadaan sa focus ay nire-refracte upang ipagpatuloy nito ang paggalaw nito na kahanay sa pangunahing axis. Tandaan na sa kaso ng diverging lens, valid ang panuntunang ito kung ang pagpapatuloy ng insidente ng beam dito ay dumaan sa focus na matatagpuan sa kabilang panig ng optical object.
- Anumang sinag ng liwanag na dumaan sa gitna ng lens ay hindi nakakaranas ng anumang repraksyon at hindi nagbabago ng direksyon.
Mga tampok ng pagbuo ng mga larawan sa manipis na mga lente
Bagaman nangongolekta at nagkakalat ng opticalAng mga salamin ay may mga katulad na katangian, ang pagbuo ng mga imahe sa bawat isa sa kanila ay may sariling mga katangian.
Kapag gumagawa ng mga larawan, ang formula ng manipis na lens ay:
1/f=1/do+1/di, kung saan ang do at di ay ang distansya mula sa optical center patungo sa object at sa imahe nito.
Tandaan na ang focal length (f) ay positibo para sa mga converging lens at negatibo para sa mga diverging.
Ang paglalapat ng mga katangian sa itaas ng mga sinag na dumadaan sa isang kinokolektang optical glass ay humahantong sa mga sumusunod na resulta:
- Kung ang bagay ay matatagpuan sa layo na higit sa 2f, pagkatapos ay isang tunay na imahe ang makukuha, na may mas maliit na sukat kaysa sa bagay. Nakikita namin itong baligtad.
- Ang isang bagay na inilagay sa layong 2f mula sa lens ay nagreresulta sa isang tunay na baligtad na imahe na kapareho ng laki ng mismong bagay.
- Kung ang bagay ay nasa layo na higit sa f, ngunit mas mababa sa 2f, kung gayon ang isang tunay na baligtad at pinalaki na imahe nito ay makukuha.
- Kung ang bagay ay nasa focal point, ang mga sinag na dumadaan sa optical glass ay magiging parallel, ibig sabihin ay walang imahe.
- Kung ang isang bagay ay mas malapit sa isang focal length, ang imahe nito ay magiging haka-haka, direkta at mas malaki kaysa sa mismong bagay.
Dahil ang mga katangian ng mga sinag na dumadaan sa isang converging at diverging lens ay magkatulad, ang pagbuo ng mga imahe na ibinigay ng isang manipis na lens ng ganitong uri ay isinasagawa ayon sa mga katulad na panuntunan.
Mga Guhitimaging para sa iba't ibang okasyon
Sa mga guhit, ang isang converging lens ay ipinapahiwatig ng isang linya sa mga dulo kung saan may mga arrow na nakaturo palabas, at ang isang diverging lens ay ipinapahiwatig ng isang linya na may mga arrow sa mga dulo na nakadirekta papasok, iyon ay, sa isa't isa.
Iba't ibang variant ng mga guhit para sa pagbuo ng mga larawan sa manipis na mga lente, na tinalakay sa nakaraang talata, ay ipinapakita sa figure sa ibaba.
Gaya ng makikita mula sa figure, ang lahat ng mga imahe (para sa anumang uri ng optical glass at ang lokasyon ng bagay na nauugnay sa kanila) ay binuo sa dalawang beam. Ang isa ay nakadirekta parallel sa pangunahing axis, at ang isa ay dumadaan sa optical center. Ang paggamit ng mga beam na ito ay maginhawa dahil ang kanilang pag-uugali pagkatapos na dumaan sa lens ay kilala. Tandaan din na ang ibabang gilid ng bagay (pulang arrow sa kasong ito) ay matatagpuan sa pangunahing optical axis, kaya sapat na upang bumuo lamang ng imahe ng tuktok na punto ng bagay. Kung ang bagay (pulang arrow) ay matatagpuan nang arbitraryong may kaugnayan sa optical glass, kung gayon ito ay kinakailangan upang bumuo ng isang imahe ng parehong itaas at ibabang bahagi nito nang nakapag-iisa.
Dalawang beam ay sapat na upang bumuo ng anumang mga larawan. Kung walang katiyakan tungkol sa resulta, maaari itong suriin gamit ang ikatlong ray. Dapat itong idirekta sa pamamagitan ng focus (sa harap ng converging lens at sa likod ng diverging lens), pagkatapos pagkatapos na dumaan sa optical glass at repraksyon sa loob nito, ang beam ay magiging parallel sa pangunahing optical axis. Kung ang problema sa pagbuo ng isang imahe sa isang manipis na lens ay malulutastama, pagkatapos ay dadaan ito sa punto kung saan nagsalubong ang dalawang pangunahing sinag.
Ang proseso ng paggawa ng mga optical na bagay
Karamihan sa mga lente ay ginawa mula sa mga espesyal na uri ng salamin na tinatawag na optical lenses. Walang panloob na stress, bula ng hangin at iba pang mga imperfections sa naturang salamin.
Ang proseso ng paggawa ng mga lente ay nagaganap sa ilang yugto. Una, ang isang malukong o matambok na bagay ng nais na hugis ay pinutol mula sa isang bloke ng optical glass gamit ang naaangkop na mga tool na metal. Pagkatapos ay pinakintab ito gamit ang alkitran. Sa huling yugto, binago ang laki ng optical glass gamit ang mga abrasive na tool upang ang sentro ng grabidad ay eksaktong tumutugma sa optical center.
Dahil sa pag-unlad ng mga teknolohiya para sa pagkuha at pagproseso ng iba't ibang uri ng plastic, ang mga lente ay ginagawa na ngayon mula sa mga transparent na uri ng plastic, na mas mura, mas magaan at hindi gaanong marupok kaysa sa kanilang mga katapat na salamin.
Mga lugar ng aplikasyon
Ang mga salamin sa mata ay ginagamit upang malutas ang iba't ibang mga problema sa paningin. Para dito, parehong plastik na contact lens at salamin (may salamin) ang ginagamit.
Bukod dito, ginagamit ang mga optical glass sa mga photographic camera, microscope, telescope at iba pang optical na instrumento. Gumagamit sila ng isang buong sistema ng mga lente. Halimbawa, sa kaso ng pinakasimpleng mikroskopyo, na binubuo ng dalawang salamin sa mata, ang una ay bumubuo ng isang tunay na imahe ng bagay, atang pangalawa ay ginagamit upang palakihin ang imahe nito. Samakatuwid, ang pangalawang baso ay matatagpuan sa isang naaangkop na distansya mula sa una, ayon sa mga patakaran para sa pagbuo ng mga imahe sa isang manipis na lens.
