1590-იან წლებამდე უბრალო ლინზები, რომლებიც ჯერ კიდევ რომაელებსა და ვიკინგებს ეკუთვნით, საშუალებას აძლევდა შეზღუდული გადიდებასა და უბრალო სათვალეებს. ზაქარიას იანსენმა და მისმა მამამ გააერთიანა ლინზები უბრალო გამადიდებელი სათვალეებიდან მიკროსკოპების შესაქმნელად და იქიდან, მიკროსკოპებმა და ტელესკოპებმა შეცვალეს სამყარო. ლინზების ფოკუსური სიგრძის გაგებას გადამწყვეტი მნიშვნელობა ჰქონდა მათი უფლებების შერწყმისთვის.
ლინზების ტიპები
ლინზების ორი ძირითადი ტიპი არსებობს: ამოზნექილი და ჩაზნექილი. ამოზნექილი ლინზები შუაში უფრო სქელია ვიდრე კიდეებზე და იწვევს სინათლის სხივების გადატანას წერტილამდე. ჩაზნექილი ლინზები უფრო სქელია ვიდრე კიდეებს, ვიდრე შუაში და იწვევს სინათლის სხივების დაშორებას.
ამოზნექილი და ჩაზნექილი ლინზები სხვადასხვა კონფიგურაციით მოდის. პლანო-ამოზნექილი ლინზები ერთ მხარეს ბრტყელია, ხოლო მეორე მხრიდან ამოზნექილი, ხოლო ორმხრივ ამოზნექილი (ასევე ორმაგი ამოზნექილი) ლინზები ორივე მხრიდან ამოზნექილია. პლან-ჩაზნექილი ლინზები ერთ მხარეს ბრტყელია, მეორე მხრიდან კი ჩაზნექილი, ხოლო ორმხრივი (ან ორმაგი ჩაზნექილი) ლინზები ორივე მხრიდან ჩაზნექილია.
შერწყმულ ჩაზნექილ და ამოზნექილ ლინზებს, რომლებსაც კონკავო-ამოზნექილ ლინზებს უწოდებენ, უფრო ხშირად ეწოდება პოზიტიური (კონვერგენციული) მენისკის ლინზები. ეს ობიექტივი ერთ მხარეს ამოზნექილია, მეორე მხარეს კი ჩაზნექილი ზედაპირი, ხოლო ჩაზნექილი მხრიდან რადიუსი უფრო მეტია, ვიდრე ამოზნექილი მხარის რადიუსი.
ამოზნექილი და ჩაზნექილი ობიექტივი, რომელსაც კონვექსო-ჩაზნექილი ობიექტივი ეწოდება, უფრო ხშირად ნეგატიური (დივერგენტული) მენისკის ობიექტივს უწოდებენ. ამ ობიექტივს, როგორც კონკავო-ამოზნექილ ობიექტივს, აქვს ჩაზნექილი მხარე და ამოზნექილი მხარე, მაგრამ ჩაზნექილი ზედაპირის რადიუსი ნაკლებია ვიდრე ამოზნექილი მხარის რადიუსით.
ფოკალური სიგრძის ფიზიკა
ობიექტივის ფოკალური მანძილივარის მანძილი ობიექტივიდან ფოკუსურ წერტილამდევ. სინათლის სხივები (ერთი სიხშირით), რომლებიც ამობურცული ან კონკავო-ამოზნექილი ობიექტივის ოპტიკური ღერძის პარალელურად მოძრაობენ, ფოკუსურ წერტილში შეხვდებიან.
ამოზნექილი ობიექტივი პარალელურ სხივებს გადაჰყავს ფოკუსურ წერტილზე პოზიტიური ფოკუსური მანძილით. იმის გამო, რომ სინათლე გადის ობიექტივში, სურათის დადებითი მანძილი (და რეალური გამოსახულებები) ობიექტის საპირისპირო მხარესაა. სურათი იქნება ინვერსიული (ზემოდან ქვემოთ) რეალურ სურათთან შედარებით.
ჩაზნექილი ობიექტივი განსხვავდება პარალელური სხივებისგან ფოკუსური წერტილისგან, აქვს უარყოფითი ფოკუსური მანძილი და ქმნის მხოლოდ ვირტუალურ, უფრო მცირე სურათებს. უარყოფითი გამოსახულების მანძილი ქმნის ვირტუალურ სურათებს ობიექტივის იმავე მხარეს. სურათი ორიენტირებული იქნება იმავე მიმართულებით (მარჯვენა მხრიდან ზემოთ), როგორც ორიგინალი გამოსახულება, უფრო მცირე ზომის.
ფოკალური სიგრძის ფორმულა
ფოკუსური სიგრძის მოძებნა იყენებს ფოკუსური სიგრძის ფორმულას და მოითხოვს ორიგინალის ობიექტიდან ობიექტივამდე დაშორების ცოდნასშენდა მანძილი ობიექტივიდან გამოსახულებამდევ. ობიექტივის ფორმულაში ნათქვამია, რომ ობიექტის დაშორება პლუს მანძილზე გამოსახულებამდე ტოლია ფოკუსური შორსვ. განტოლება, მათემატიკურად, დაწერილია:
\ frac {1} {u} + \ frac {1} {v} = \ frac {1} {f}
ზოგჯერ ფოკალური სიგრძის განტოლება იწერება შემდეგნაირად:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
სადოეხება ობიექტიდან ობიექტივამდე დაშორებას,მეეხება ობიექტივიდან გამოსახულებამდე დაშორებას დავფოკალური მანძილია.
მანძილი იზომება ობიექტიდან ან სურათიდან ობიექტივის პოლუსამდე.
ფოკალური სიგრძის მაგალითები
ობიექტივის ფოკალური სიგრძის მოსაძებნად, გაზომეთ მანძილი და მიამაგრეთ ციფრები ფოკუსის სიგრძის ფორმულაში. დარწმუნდით, რომ ყველა გაზომვა იყენებს იგივე გაზომვის სისტემას.
მაგალითი 1: იზომება ობიექტივიდან ობიექტამდე 20 სანტიმეტრი, ხოლო ობიექტივიდან გამოსახულებამდე 5 სანტიმეტრი. ფოკუსური სიგრძის ფორმულის შევსება იძლევა:
\ frac {1} {20} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {ან} \; \ frac {1} {20} + \ frac {4} {20} = \ frac {5} {20} \\ \ text {თანხის შემცირება იძლევა} \ frac {5} {20} = \ frac {1} {4}
ფოკუსური სიგრძე 4 სანტიმეტრია.
მაგალითი 2: ობიექტივიდან ობიექტამდე იზომება მანძილი 10 სანტიმეტრი, ხოლო ობიექტივიდან გამოსახულებამდე 5 სანტიმეტრი. ფოკალური სიგრძის განტოლება გვიჩვენებს:
\ frac {1} {10} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {შემდეგ} \; \ frac {1} {10} + \ frac {2} {10} = \ frac {3} {10}
ამის შემცირება იძლევა:
\ frac {3} {10} = \ frac {1} {3.33}
ამიტომ ობიექტივის ფოკალური მანძილია 3,33 სანტიმეტრი.