Лещите, както биологични, така и синтетични, са чудеса на оптичната физика, които използват способността на определени среди да пречупват или огъват светлинните лъчи. Те се предлагат в две основни форми: изпъкнали, или извити навън, и вдлъбнати, или извити навътре. Една от основните им цели е да увеличат изображенията или да ги направят да изглеждат по-големи, отколкото са в действителност.
Лещите могат да бъдат намерени в телескопи, микроскопи, бинокли и други оптични инструменти, заедно с вашето око. Учените и учениците разполагат с редица прости алгебрични уравнения, за да свържат физическите измерения и формата на лещата с нейните ефекти върху светлинните лъчи, които преминават през нея.
Лещи и физика на увеличението
Повечето "изкуствени" лещи са направени от стъкло. Причината лещите да пречупват светлината е, че когато светлинните лъчи се движат от еднасредно(напр. въздух, вода или друг физически материал) в друг, скоростта им се променя много леко и в резултат лъчите променят курса.
Когато светлинните лъчи влязат в двойна изпъкнала леща (т.е. тази, която изглежда като сплескан овал отстрани) в посока, перпендикулярна на повърхността на лещата, лъчите, които са най-близо до всеки ръб, се пречупват рязко към центъра, първо при влизане в лещата и отново когато напускане. Тези, които са по-близо до средата, са огънати по-малко, а тези, които перпендикулярно преминават през центъра, изобщо не се пречупват. Резултатът е, че всички тези лъчи се събират в a
фокусна точка (F) разстояниееот центъра на лещата.Уравнението на тънката леща и съотношението на увеличението
Изображенията, получени от лещи и огледала, могат да бъдат както дветеистински(т.е. проектируем на екран) иливиртуален(т.е. не може да се проектира). По споразумение стойностите на разстоянията на реални изображения (i) от обектива са положителни, докато тези на виртуалните изображения са отрицателни. Разстоянието на самия обект от обектива (o) винаги е положителен.
Изпъкналите (сближаващи се) лещи създават реални изображения и са свързани с положителна стойност наекато има предвид, че вдлъбнатите (разминаващи се) лещи създават виртуални изображения и са свързани с отрицателна стойност нае.
Фокусното разстояниее, разстояние на обектаoи разстоянието на изображениетоiса свързани суравнение на тънка леща:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
Докато формулата за увеличение илисъотношение на увеличение (м) свързва височината на изображението, получено от лещата, с височината на обекта:
m = \ frac {-i} {o}
Помня,iе отрицателно за виртуални изображения.
Човешкото око
Лещите на очите ви действат като сближаващи се лещи.
Както можете да предскажете въз основа на това, което вече сте прочели, вашите очни лещи са изпъкнали от двете страни. Без лещите ви да са едновременно изпъкнали и гъвкави, светлината, преминаваща в очите ви, ще бъде интерпретирана много по-енергично от мозъка ви, отколкото всъщност е и хората биха имали ужасни затруднения при навигацията по света (и вероятно нямаше да оцелеят, за да сърфират в интернет за наука информация).
Светлината първо навлиза в окото през роговицата, изпъкналият външен слой на предната част на очната ябълка. След това преминава през зеницата, чийто диаметър може да се регулира от малки мускули. Лещата е зад зеницата. Частта на окото, върху която се формира изображението, която е от вътрешната страна на долната задна част на очната ябълка, се наричаретина. Визуалната информация се предава от ретината към мозъка чрез зрителните нерви.
Калкулатор за увеличение
Можете да намерите уебсайтове, които да ви помогнат с някои от тези проблеми, след като сте се запознали добре с основната физика, като преработите няколко самостоятелно. Основната идея е да се разбере как различните компоненти на уравнението на лещата са свързани помежду си и защо промените в променливите произвеждат действителните ефекти, които те правят.
Пример за такъв онлайн инструмент е даден в Ресурси.