Linssit, sekä biologiset että synteettiset, ovat optisen fysiikan ihmeitä, jotka hyödyntävät tiettyjen väliaineiden kykyä taittaa tai taivuttaa valonsäteitä. Niitä on kahta perusmuotoa: kupera tai kaareva ulospäin ja kovera tai kaareva sisäänpäin. Yksi niiden tärkeimmistä tarkoituksista on suurentaa kuvia tai saada ne näyttämään suuremmilta kuin ne todellisuudessa ovat.
Linssejä löytyy teleskoopeista, mikroskoopeista, kiikareista ja muista optisista instrumenteista sekä omassa silmässäsi. Tutkijoilla ja opiskelijoilla on käytössään joukko yksinkertaisia algebrallisia yhtälöitä, jotka yhdistävät linssin fyysiset mitat ja muodon sen vaikutuksiin sen läpi kulkeviin valonsäteisiin.
Linssit ja suurennusfysiikka
Useimmat "keinotekoiset" linssit on valmistettu lasista. Linssit murtavat valon siksi, että kun valonsäteet siirtyvät yhdestäkeskipitkällä(esim. ilma, vesi tai muu fyysinen materiaali) toiseen, niiden nopeus muuttuu hyvin vähän ja säteet muuttavat sen seurauksena.
Kun valonsäteet tunkeutuvat kaksoiskuperaan linssiin (eli sellaiseen, joka näyttää sivulta litistetyltä soikealta) suuntaan, linssin pintaa vasten, kutakin reunaa lähinnä olevat säteet taittuvat jyrkästi kohti keskustaa ensin tullessaan linssiin ja uudelleen lähdössä. Keskelle lähempänä olevat ovat taipuneet vähemmän, ja kohtisuoraan keskustan läpi kulkevat eivät taittu ollenkaan. Tuloksena on, että kaikki nämä säteet yhtyvät a
Ohut linssin yhtälö ja suurennussuhde
Linssien ja peilien tuottamat kuvat voivat olla jokotodellinen(eli projisoitava ruudulle) taivirtuaalinen(ts. ei voida suunnitella). Tavanomaisesti todellisten kuvien etäisyyksien arvot (i) linssistä ovat positiivisia, kun taas virtuaalikuvien negatiiviset. Itse kohteen etäisyys linssistä (o) on aina positiivinen.
Kuparit (yhtenevät) linssit tuottavat todellisia kuvia ja niihin liittyy positiivinen arvof, kun taas koverat (hajaantuvat) linssit tuottavat virtuaalikuvia ja niihin liittyy negatiivinen arvof.
Polttovälif, kohteen etäisyysoja kuvan etäisyysiliittyvät toisiinsaohut linssiyhtälö:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
Vaikka suurennuskaava taisuurennussuhde (m) vertaa objektiivin tuottaman kuvan korkeutta kohteen korkeuteen:
m = \ frac {-i} {o}
Muistaa,ion negatiivinen virtuaalikuville.
Ihmissilmä
Silmiesi linssit toimivat lähentyvinä linsseinä.
Kuten voit ennustaa jo lukemasi perusteella, silmälinssi ovat kuperat molemmilta puolilta. Ilman linssejäsi sekä kuperia että joustavia, aivoidesi tulkitsisi silmiin kulkevan valon paljon hehkemmin kuin se todellisuudessa on, ja ihmisillä olisi kauheita vaikeuksia liikkua maailmassa (eivätkä todennäköisesti olisi selviytyneet surffaamaan Internetissä tiedettä varten tiedot).
Valo tulee ensin silmään sarveiskalvon läpi, silmämunan etupuolen pullistuvan ulkokerroksen läpi. Sitten se kulkee pupillin läpi, jonka halkaisijaa voidaan säätää pienillä lihaksilla. Linssi on pupillin takana. Silmän osaa, jolle kuva muodostuu, joka on silmämunan takaosan alaosan sisäpuolella, kutsutaanverkkokalvo. Visuaalinen tieto siirtyy verkkokalvolta aivoihin näköhermojen kautta.
Suurennuksen laskin
Löydät verkkosivustoja, jotka auttavat sinua joissakin näistä ongelmista, kun olet tyytyväinen perusfysiikkaan tekemällä muutamia itse. Pääajatuksena on ymmärtää, kuinka linssiyhtälön eri komponentit liittyvät toisiinsa ja miksi muuttujien muutokset tuottavat reaalimaailman vaikutuksia, joita ne tekevät.
Esimerkki tällaisesta verkkotyökalusta on Resursseissa.