लेंस (भौतिकी): परिभाषा, प्रकार और वे कैसे काम करते हैं

आप हर दिन लेंस का सामना करते हैं। चाहे वह आपके सेल फोन के कैमरे का लेंस हो, चश्मे पर लेंस या कॉन्टैक्ट लेंस जो आप स्पष्ट रूप से देखने के लिए उपयोग करते हैं, आवर्धक चश्मा, सूक्ष्मदर्शी, टेलीस्कोप या पूरी तरह से कुछ और, लेंस की भौतिकी बताती है कि कैसे कांच के एक साधारण टुकड़े का उपयोग छवियों को बड़ा करने, कम करने या ध्यान में लाने के लिए किया जा सकता है कोई उद्देश्य।

अनिवार्य रूप से, लेंस अपवर्तन के माध्यम से गुजरने वाली प्रकाश किरणों को झुकाकर काम करते हैं, लेकिन इस मूल बिंदु को विभिन्न तरीकों से कार्यान्वित किया जा सकता है जो लेंस प्रकार के अनुसार भिन्न होता है। सौभाग्य से, ऐसे लेंसों की मूल बातें समझने में आसान होती हैं जब आप उनके काम करने के तरीके के बारे में थोड़ा और सीखते हैं।

एक लेंस पारदर्शी सामग्री का एक टुकड़ा होता है जिसे आकार दिया जाता है ताकि प्रकाश किरणों को एक विशिष्ट तरीके से मोड़ने का कारण बन सके इसके माध्यम से गुजरना, इसका मतलब है कि किरणों को एक विशिष्ट बिंदु पर परिवर्तित करना या किसी विशिष्ट से विचलन करना बिंदु। उपयोग की जाने वाली सामग्री कांच या प्लास्टिक का एक टुकड़ा हो सकती है, और लेंस का आकार निर्धारित करता है कि क्या यह प्रकाश किरणों को अभिसरण या विचलन का कारण बनता है। शब्द "लेंस" लैटिन शब्द से "मसूर" के लिए आता है, एक अभिसरण लेंस और फलियां के बीच आकार में समानता के कारण।

लेंस द्वारा उत्पन्न प्रकाश किरणों का वास्तविक झुकाव इसलिए होता है क्योंकि लेंस सामग्री में आसपास की हवा की तुलना में अपवर्तन का एक अलग सूचकांक होता है। इस व्यवहार को अपवर्तन के लिए स्नेल के नियम द्वारा वर्णित किया गया है, जो घटना और अपवर्तित प्रकाश किरण के बीच के कोण में अंतर को दो सामग्रियों के अपवर्तन के सूचकांकों से संबंधित करता है।

संक्षेप में, कानून कहता है कि यदि आप निम्न अपवर्तनांक वाले पदार्थ से उच्च पर जा रहे हैं (उदाहरण के लिए, हवा से कांच तक), तो प्रकाश किरण "सामान्य" की ओर विक्षेपित हो जाती है। सतह (अर्थात उस बिंदु पर सतह के लंबवत दिशा की ओर) और उच्च अपवर्तनांक सामग्री से निचले स्तर पर जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए विपरीत सच है एक।

प्रकाशिकी में उपयोग किए जाने वाले कुछ अद्वितीय शब्द हैं, और यदि आप लेंस के भौतिकी का अध्ययन कर रहे हैं तो इन्हें समझना महत्वपूर्ण है।

• केन्द्र बिंदु वह बिंदु है जहां लेंस से गुजरने के बाद समानांतर किरणें अभिसरण करती हैं।
• फोकल लम्बाई एक लेंस का केंद्र से केंद्र बिंदु तक की दूरी है, जो अनिवार्य रूप से एक लेंस की "झुकने की शक्ति" को परिभाषित करता है।
• ऑप्टिकल अक्ष लेंस के लिए समरूपता की रेखा है।
• ए प्रकाश की किरण प्रकाश के पथ का एक सन्निकटन है, जहां प्रकाश तरंगों (या फोटॉन) की गति का प्रतिनिधित्व करने के लिए सीधी रेखाओं का उपयोग किया जाता है। किसी वस्तु पर प्रत्येक बिंदु हर संभव दिशा में प्रकाश किरणें उत्पन्न करता है, लेकिन आमतौर पर परिणामी छवि के स्थान को निर्धारित करने के लिए कुछ विशिष्ट किरणों को चुना जाता है।
• एक ऑप्टिकल लेंस सामग्री का एक टुकड़ा है जिसे प्रकाश किरणों के अभिसरण (उत्तल लेंस) या विचलन (अवतल लेंस) के लिए डिज़ाइन किया गया है।
• ए उभयलिंगी लेंस दो उत्तल पक्षों के साथ एक साधारण ऑप्टिकल लेंस है (मसूर जैसी आकृति का निर्माण जिसने लेंस को उनका नाम दिया), जिसे कभी-कभी उत्तल-उत्तल लेंस कहा जाता है और परिभाषा के अनुसार सकारात्मक फोकल लंबाई होती है। उनका उपयोग आवर्धक चश्मे, दूरबीन, सूक्ष्मदर्शी और यहां तक ​​कि मानव आंख में भी किया जाता है।
  
• क्षेत्र की गहराई लेंस के माध्यम से देखे जाने पर दूरियों की सीमा का वर्णन करता है, और विशेष रूप से फोटोग्राफी में सामान्य शब्दावली है। चूंकि कैमरों में प्रकाश संवेदक एक निश्चित आकार के होते हैं, यदि छवि है थोड़ा ध्यान केंद्रित नहीं किया गया है लेकिन त्रुटि की मात्रा पर्याप्त रूप से छोटी है, यह वास्तव में फोकस से बाहर के रूप में पंजीकृत नहीं होगा। फोकस की यह सीमा क्षेत्र की गहराई है।
• प्राइम लेंस ज़ूम लेंस के विपरीत एक निश्चित फोकल लंबाई के साथ फोटोग्राफी में उपयोग किया जाने वाला लेंस है, जहां फोकल लंबाई को बदला जा सकता है। अन्य संदर्भों में, हालांकि, प्राइम लेंस का उपयोग कई लेंसों से बने सिस्टम में प्राथमिक लेंस के लिए किया जा सकता है।

रे आरेख प्रकाशिकी में एक अत्यंत उपयोगी उपकरण हैं, और उनका उपयोग उस स्थान को खोजने के लिए किया जाता है जहां वस्तु और लेंस के स्थान के आधार पर एक छवि बनाई जाएगी। किसी वस्तु से निकलने वाले कुछ प्रमुख प्रकाश को खींचकर और लेंस से गुजरते समय उनके पथ को चिह्नित करते हुए, वे जिस बिंदु पर मिलते हैं वह वह स्थान होता है जहाँ छवि का निर्माण होगा।

यह प्रक्रिया स्नेल के अपवर्तन के नियम का उपयोग करके की जा सकती है, लेकिन कुछ तरकीबें भी प्रक्रिया को सरल बना सकती हैं। उदाहरण के लिए, लेंस के केंद्र से गुजरने वाली एक किरण मुश्किल से बिल्कुल भी विक्षेपित होती है, और एक किरण प्रकाशीय अक्ष के लंबवत लेंस पर प्रहार करता है, अपवर्तित होता है ताकि वह फोकस बिंदु से गुजर सके लेंस।

लेंस द्वारा निर्मित प्रतिबिम्ब वास्तविक या आभासी हो सकता है। एक वास्तविक छवि के लिए, प्रकाश किरणें एक विशिष्ट स्थान पर एक छवि बनाने के लिए अभिसरण करती हैं, और यदि आप उस स्थान पर स्क्रीन लगाते हैं तो आप उस छवि को देख सकते हैं। मानव आँख और कैमरे के लेंस के पीछे के क्षेत्र में, इस छवि को लेने के लिए प्रकाश संवेदनशील कोशिकाओं या सामग्री का उपयोग किया जाता है।

एक आभासी छवि अलग होती है: जब किरणें एक लेंस से अलग हो जाती हैं, तो उनका अभिविन्यास इसे बनाता है नज़र जैसे वे आभासी छवि के स्थान से आए हैं। दूसरे शब्दों में, यदि आप अपवर्तित किरणों का पीछे की ओर अनुसरण करते हैं, लेकिन केवल सीधी रेखाओं का अनुसरण करते हैं, तो वे सभी आभासी छवि के स्थान पर अभिसरण करेंगे। हालाँकि, प्रकाश किरणें भौतिक रूप से इस स्थान पर अभिसरण नहीं करती हैं, और यदि आप वहां स्क्रीन लगाते हैं, तो आपको एक छवि दिखाई नहीं देगी।

एक कैमरा लेंस सबसे परिचित प्रकार के लेंसों में से एक है जिसका आप दैनिक आधार पर सामना करते हैं, और ये आते हैं कई अलग-अलग प्रकारों में, हालांकि वे सभी उल्लिखित संचालन के समान मूल सिद्धांतों को साझा करते हैं पहले।

एक प्राइम लेंस एक निश्चित फ़ोकल लंबाई वाला एक मूल लेंस है, और ज़ूम लेंस में एक चर फ़ोकल लंबाई होती है, इसलिए आपको फ़ोकस में कुछ प्राप्त करने के लिए भौतिक रूप से अपना स्थान बदलने की आवश्यकता नहीं होती है। वाइड-एंगल लेंस एक प्रकार का लेंस होता है जिसमें बहुत छोटी फोकल लंबाई होती है जो नाटकीय रूप से देखने के क्षेत्र को बढ़ाती है, और फिशये लेंस अनिवार्य रूप से वाइड एंगल लेंस का एक चरम संस्करण है।

अन्य उदाहरण टेलीफ़ोटो लेंस हैं, जिनकी फ़ोकल लंबाई बहुत लंबी होती है और जिनका उद्देश्य दूर के विषयों को कैप्चर करना होता है दूर, और मैक्रो लेंस जिनका उद्देश्य बहुत नज़दीकी सीमाओं पर ध्यान केंद्रित करना है और या तो जीवन-आकार या आवर्धित संस्करण उत्पन्न करना है वस्तुओं।

अन्य सामान्य प्रकार के लेंस चश्मे के लेंस या कॉन्टैक्ट लेंस हैं, और ये दोनों आपकी दृष्टि की समस्याओं को ठीक करने का काम करते हैं। यदि आप "नज़दीकी" हैं, तो इसका मतलब है कि आपकी आंखों के लेंस आपकी आंखों में प्रकाश-संवेदनशील रेटिना के सामने छवियां बनाते हैं, और इसलिए छवि को और पीछे ले जाने के लिए आपको विचलन (अवतल) लेंस की आवश्यकता होती है।

यदि आप "दूरदर्शी" हैं, तो आपकी आंखों के लेंस आपके रेटिना की तुलना में आगे एक छवि उत्पन्न करेंगे, इसलिए आपको इस समस्या को ठीक करने के लिए अभिसरण लेंस की आवश्यकता है।

कॉन्टैक्ट लेंस और चश्मा दोनों इसे उसी तरह ठीक करते हैं - प्रभावी बनाने के लिए एक अतिरिक्त सुधारात्मक लेंस जोड़कर lens आपकी आंख की फोकल लंबाई आपके रेटिना से दूरी से मेल खाती है - लेकिन अंतर हैं क्योंकि कॉन्टैक्ट लेंस सीधे आप पर बैठते हैं नयन ई। कॉन्टैक्ट लेंस में, लेंस को अधिक जगह कवर करने की आवश्यकता नहीं होती है (इसे केवल आपके छात्र के लिए अपने अधिकतम फैलाव पर पर्याप्त होना चाहिए) और इसे कम सामग्री के साथ प्राप्त कर सकते हैं। चश्मे के लेंस के लिए, लेंस को बहुत बड़े क्षेत्र को कवर करने की आवश्यकता होती है और परिणामस्वरूप मोटा होता है।