Πριν από τη δεκαετία του 1590, οι απλοί φακοί που χρονολογούνται από τους Ρωμαίους και τους Βίκινγκς επέτρεψαν περιορισμένη μεγέθυνση και απλά γυαλιά. Ο Zacharias Jansen και ο πατέρας του συνδύασαν φακούς από απλά μεγεθυντικά γυαλιά για να φτιάξουν μικροσκόπια και, από εκεί, τα μικροσκόπια και τα τηλεσκόπια άλλαξαν τον κόσμο. Η κατανόηση του εστιακού μήκους των φακών ήταν ζωτικής σημασίας για το συνδυασμό των δυνάμεών τους.
Τύποι φακών
Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι φακών: κυρτός και κοίλος. Οι κυρτοί φακοί είναι παχύτεροι στη μέση από ό, τι στις άκρες και προκαλούν τη σύγκλιση των ακτίνων φωτός σε ένα σημείο. Οι κοίλοι φακοί είναι παχύτεροι στις άκρες από ότι στη μέση και προκαλούν αποκλίσεις των ακτίνων φωτός.
Οι κυρτοί και κοίλοι φακοί διατίθενται σε διαφορετικές διαμορφώσεις. Οι πλακοί κυρτοί φακοί είναι επίπεδοι στη μία πλευρά και κυρτοί από την άλλη, ενώ οι διπλοί κυρτοί (επίσης αποκαλούμενοι διπλοί κυρτοί) είναι κυρτοί και στις δύο πλευρές. Οι φακοί Plano-κοίλοι είναι επίπεδες στη μία πλευρά και κοίλοι στην άλλη πλευρά, ενώ οι φακοί διπλής κοίλης (ή διπλής κοίλης) είναι κοίλοι και στις δύο πλευρές.
Ένας συνδυασμένος κοίλος και κυρτός φακός που ονομάζεται φακοί-κυρτοί φακοί ονομάζεται συνήθως θετικός (συγκλίνων) φακός μηνίσκου. Αυτός ο φακός είναι κυρτός στη μία πλευρά με κοίλη επιφάνεια στην άλλη πλευρά, και η ακτίνα στην κοίλη πλευρά είναι μεγαλύτερη από την ακτίνα της κυρτής πλευράς.
Ένας συνδυασμένος κυρτός και κοίλος φακός που ονομάζεται κυρτός-κοίλος φακός συνήθως ονομάζεται αρνητικός (αποκλίνων) φακός μηνίσκου. Αυτός ο φακός, όπως ο κοίλος-κυρτός φακός, έχει κοίλη πλευρά και κυρτή πλευρά, αλλά η ακτίνα στην κοίλη επιφάνεια είναι μικρότερη από την ακτίνα στην κυρτή πλευρά.
Φυσική εστιακού μήκους
Το εστιακό μήκος ενός φακούφάείναι η απόσταση από έναν φακό έως το εστιακό σημείοφά. Οι ακτίνες φωτός (μιας μόνο συχνότητας) που ταξιδεύουν παράλληλα με τον οπτικό άξονα ενός κυρτού ή κοίλου-κυρτού φακού θα συναντηθούν στο εστιακό σημείο.
Ένας κυρτός φακός συγκλίνει παράλληλες ακτίνες σε εστιακό σημείο με θετικό εστιακό μήκος. Επειδή το φως περνά μέσα από το φακό, οι θετικές αποστάσεις εικόνας (και οι πραγματικές εικόνες) βρίσκονται στην αντίθετη πλευρά του φακού από το αντικείμενο. Η εικόνα θα αντιστραφεί (πάνω-κάτω) σε σχέση με την πραγματική εικόνα.
Ένας κοίλος φακός αποκλίνει παράλληλες ακτίνες μακριά από ένα εστιακό σημείο, έχει αρνητικό εστιακό μήκος και σχηματίζει μόνο εικονικές, μικρότερες εικόνες. Οι αρνητικές αποστάσεις εικόνας σχηματίζουν εικονικές εικόνες στην ίδια πλευρά του φακού με το αντικείμενο. Η εικόνα θα έχει την ίδια κατεύθυνση (δεξιά προς τα πάνω) με την αρχική εικόνα, λίγο μικρότερη.
Τύπος εστιακού μήκους
Η εύρεση εστιακού μήκους χρησιμοποιεί τον τύπο εστιακού μήκους και απαιτεί τη γνώση της απόστασης από το αρχικό αντικείμενο έως το φακόεσύκαι η απόσταση από το φακό στην εικόναβ. Ο τύπος φακού λέει ότι το αντίστροφο της απόστασης από το αντικείμενο συν την απόσταση προς την εικόνα ισούται με το αντίστροφο της εστιακής απόστασηςφά. Η εξίσωση, μαθηματικά, γράφεται:
\ frac {1} {u} + \ frac {1} {v} = \ frac {1} {f}
Μερικές φορές η εξίσωση εστιακού μήκους γράφεται ως:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
όπουοαναφέρεται στην απόσταση από το αντικείμενο προς το φακό,Εγώαναφέρεται στην απόσταση από το φακό στην εικόνα καιφάείναι το εστιακό μήκος.
Οι αποστάσεις μετρώνται από το αντικείμενο ή την εικόνα στον πόλο του φακού.
Παραδείγματα εστιακού μήκους
Για να βρείτε το εστιακό μήκος ενός φακού, μετρήστε τις αποστάσεις και συνδέστε τους αριθμούς στον τύπο εστιακού μήκους. Βεβαιωθείτε ότι όλες οι μετρήσεις χρησιμοποιούν το ίδιο σύστημα μέτρησης.
Παράδειγμα 1: Η μετρούμενη απόσταση από έναν φακό στο αντικείμενο είναι 20 εκατοστά και από το φακό στην εικόνα είναι 5 εκατοστά. Η ολοκλήρωση του τύπου εστιακού μήκους αποδίδει:
\ frac {1} {20} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {ή} \; \ frac {1} {20} + \ frac {4} {20} = \ frac {5} {20} \\ \ text {Η μείωση του ποσού δίνει} \ frac {5} {20} = \ frac {1} {4}
Το εστιακό μήκος είναι επομένως 4 εκατοστά.
Παράδειγμα 2: Η μετρούμενη απόσταση από έναν φακό στο αντικείμενο είναι 10 εκατοστά και η απόσταση από το φακό έως την εικόνα είναι 5 εκατοστά. Η εξίσωση εστιακού μήκους δείχνει:
\ frac {1} {10} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {Τότε} \; \ frac {1} {10} + \ frac {2} {10} = \ frac {3} {10}
Η μείωση αυτή δίνει:
\ frac {3} {10} = \ frac {1} {3.33}
Το εστιακό μήκος του φακού είναι επομένως 3,33 εκατοστά.
