Ieliektie un izliektie objektīvi: līdzības un atšķirības

Jūsu dzīve nebūtu tāda pati kā bez objektīviem. Neatkarīgi no tā, vai jums ir jālieto koriģējošās brilles vai nē, jūs nevarat redzēt skaidru kaut ko bez kaut kāda veida lēcām, lai salocītu gaismas starus, kas iet caur tiem, vienā fokusa punktā.

Zinātnieki ir atkarīgi no mikroskopiem un teleskopiem, lai ļautu viņiem redzēt ļoti mazus vai tālu esošus objektus, izņemot tos, kas palielināti līdz vietai, kur viņi var iegūt no attēliem noderīgus datus vai novērojumus. Un tieši tie paši principi tiek izmantoti, lai pārliecinātos, ka jums ir kamera, kas var palīdzēt jums izveidot perfektu selfiju.

Sākot ar palielināmo stiklu un beidzot ar cilvēka aci, visi objektīvi darbojas pēc vieniem un tiem pašiem pamatprincipiem. Kaut arī starp saplūstošajiem (izliektajiem) un atšķirīgajiem objektīviem pastāv būtiskas atšķirības (ieliektas lēcas), tiklīdz uzzināsiet dažas pamatinformācijas, pamanīsit daudz līdzību arī.

Pirms uzsākt šo ceļu, lai izprastu izliektas un ieliektas lēcas, ir svarīgi, lai jums būtu primārs par dažiem galvenajiem optikas jēdzieniem. The

Thefokusa attālumsobjektīvs ir attālums no objektīva centra līdz fokusa punktam, ar mazāku fokusa attālumu norāda objektīvu, kas spēcīgāk saliek gaismas starus.

Theoptiskā assobjektīvs ir simetrijas līnija, kas iet caur objektīva centru, kas iet horizontāli, ja iedomājaties, ka objektīvs stāv vertikāli vertikāli.

Agaismas starsir noderīgs veids, kā attēlot gaismas kūļa ceļu, ko izmanto staru diagrammās, lai vizuāli interpretētu, kā objektīva klātbūtne ietekmē gaismas staru ceļu.

Praksē jebkuram objektam būs gaismas stari, kas atstāj to katrā virzienā, taču ne visi no tiem piedāvā noderīgu informāciju, analizējot objektīvu faktiski. Zīmējot staru diagrammas, parasti pietiek ar dažu galveno gaismas staru izvēli, lai izskaidrotu gaismas viļņu izplatīšanos un attēla veidošanās procesu.

Staru diagrammas un staru izsekošana ļauj noteikt attēla veidošanās vietu, pamatojoties uz objekta atrašanās vietu un objektīva atrašanās vietu.

Gaismas staru zīmēšanas procesu un to novirzi, kad tie iziet cauri lēcai, var pabeigt, izmantojot Snell refrakcijas likumu, kas attiecas uz stara leņķi pirms sasniegšanas lēcu pret leņķi lēcas otrā pusē, pamatojoties uz gaisa (vai citas vides, caur kuru stars virzās) refrakcijas rādītājiem un stikla gabalu vai citu materiālu, ko izmanto objektīvs.

Tomēr tas var būt laikietilpīgs, un ir daži triki, kas var palīdzēt jums ražotstaru diagrammasvieglāk. Īpaši jāatceras, ka gaismas stari, kas iet caur lēcas centru, netiek ievērojami lauzti un ka paralēli stari tiek novirzīti uz fokusa punktu.

Ir divi galvenie attēlu veidošanas veidi, kas var notikt ar objektīviem un kuru izveidošanai varat izmantot staru diagrammas. Pirmais no tiem ir “reāls attēls”, kas attiecas uz punktu, kurā gaismas stari saplūst, veidojot attēlu. Ja šajā vietā ievietosit ekrānu, gaismas stari ekrānā izveidotu fokusētu attēlu. Patiesu attēlu rada saplūstošs objektīvs, kas citādi tiek dēvēts par izliektu objektīvu.

Virtuālais attēls ir pilnīgi atšķirīgs, un to rada atšķirīgs objektīvs. Tā kā šīs lēcas saliek gaismas staruspromviens no otra (t.i., liek tiem atšķirties), “attēls” faktiski veidojas objektīva pusē, no kurienes nākuši krītošie gaismas stari.

Izlaižot starus pretējā pusē, izskatās, it kā starus radītu kāds objekts tajā pašā pusē lēcas kā krītošie stari, it kā jūs izsekotu starus pa taisnu līniju līdz vietai, kur tie saplūst. Tomēr tas nav burtiski taisnība, un, ja šajā vietā ievietosit ekrānu, attēls nebūtu redzams.

Plānās lēcas vienādojums ir viens no vissvarīgākajiem optikas vienādojumiem, un tas attiecas uz attālumu līdz objektamd​_o, attālums līdz attēlamd​_i un objektīva fokusa attālumsf. Vienādojums ir diezgan vienkāršs, taču to ir nedaudz grūtāk izmantot nekā dažus citus fizikas vienādojumus, jo galvenie termini ir frakciju saucējos šādi:

Konvencija ir tāda, ka virtuālajam attēlam ir negatīvs attālums un reāliem attēliem ir pozitīvs attēla attālums. Lēcas fokusa attālums arī atbilst šai pašai konvencijai, tāpēc pozitīvie fokusa attālumi attēlo saplūstošās lēcas, un negatīvie fokusa attālumi - atšķirīgās lēcas.

​Izliektas un ieliektas lēcasir divi galvenie lēcu veidi, kas tiek apspriesti ievadfizikas stundās, tāpēc, kamēr jūs saprotat, kā šie uzvedas, jūs varēsiet atbildēt uz jebkuru jautājumu.

Ir svarīgi atzīmēt, ka šis vienādojums ir paredzēts “plānam” objektīvam. Tas nozīmē, ka objektīvu var uzskatīt par gaismas staru ceļa novirzīšanu novienstikai atrašanās vieta, objektīva centrs.

Praksē abās lēcas pusēs ir novirze - viena gaisa un lēcas materiāla saskarnē un cits saskarnē starp objektīva materiālu un gaisu otrā pusē - bet šis pieņēmums padara aprēķinu daudz vienkāršāk.

Ieliektu objektīvu sauc arī par atšķirīgu objektīvu, un tie ir izliekti tā, lai objektīva “bļoda” būtu vērsta pret attiecīgo objektu. Kā minēts iepriekš, pēc vienošanās šādiem objektīviem tiek piešķirts negatīvs fokusa attālums, un to radītais virtuālais attēls atrodas vienā pusē ar sākotnējo objektu.

Lai pabeigtustaru izsekošanas processattiecībā uz ieliektu lēcu ņemiet vērā, ka jebkurš objekta gaismas stars, kas pārvietojas paralēli lēcas optiskajai asij, būs novirzīts, tāpēc, šķiet, tas ir cēlies no objektīva fokusa punkta tuvumā, tajā pašā objektīva pusē, kur objekts pati.

Kā minēts iepriekš, jebkurš stars, kas iet caur lēcas centru, turpināsies bez novirzīšanās. Visbeidzot, jebkurš stars, kas virzās uz fokusa punktu objektīva pretējā pusē, tiks novirzīts, tāpēc tas parādās paralēli optiskajai asij.

Lai uzzinātu izveidotā attēla atrašanās vietu, parasti pietiks ar dažu šādu staru uzzīmēšanu, pamatojoties uz vienu objekta punktu.

Izliekts objektīvs ir pazīstams arī kā saplūstošs objektīvs un būtībā darbojas pretēji ieliektajam objektīvam. Tas ir izliekts tā, ka “bļodas” formas ārējais līkums ir vistuvāk objektam, un fokusa attālumam tiek piešķirta pozitīva vērtība.

Staru izsekošanas process saplūstošam objektīvam ir ļoti līdzīgs atšķirīgam objektīvam, ar pāris svarīgām atšķirībām. Kā vienmēr, gaismas stari, kas iet caur lēcas centru, netiek novirzīti.

Ja krītošais stars virzās paralēli optiskajai asij, tas novirzīsies caur fokusa punktu objektīva pretējā pusē. Un otrādi, jebkurš gaismas stars, kas nāk no objekta un iet cauri tuvajam fokusa punktam, virzoties uz objektīvu, tiks novirzīts, tāpēc tas parādās paralēli optiskajai asij.

Atkal, zīmējot divus vai trīs starus uz objekta punktu, pamatojoties uz šiem vienkāršajiem principiem, jūs varēsiet atrast attēla atrašanās vietu. Tas ir punkts, kurā visi gaismas stari saplūst lēcas pretējā pusē pašam objektam.

Palielinājums ir svarīgs optikas jēdziens, un tas attiecas uz objektīvā izveidotā attēla lieluma un sākotnējā objekta lieluma attiecību. Tas ir tas, kā jūs saprotat palielinājumu kā ikdienas dzīves jēdzienu - ja attēls ir divreiz lielāks nekā objekts, tas tiek palielināts ar koeficientu divi. Bet precīza definīcija ir:

KurMir palielinājums,iattiecas uz attēla lielumu unoattiecas uz objekta lielumu. Negatīvs palielinājums norāda uz apgrieztu attēlu, pozitīvs palielinājums ir taisns.

Starp izliektajām un ieliektajām lēcām pamata izteiksmē ir līdzības, taču, aplūkojot tās sīkāk, ir vairāk atšķirību nekā līdzību.

Lielākā līdzība ir tā, ka viņi abi strādā pēc viena un tā paša principa, kur atšķirība refrakcijas indekss starp lēcu un apkārtējo vidi ļauj viņiem saliekt gaismas starus un radīt a kontaktpunkts. Tomēr atšķirīgās lēcas vienmēr rada virtuālos attēlus, savukārt saplūstošās lēcas var radīt reālus vai virtuālus attēlus.

Samazinoties lēcas izliekumam, saplūstošās un atšķirīgās lēcas kļūst arvien līdzīgākas viena otrai, jo arī virsmu ģeometrija kļūst līdzīgāka. Tā kā viņi abi strādā pēc viena principa, kad ģeometrija kļūst līdzīgāka, arī viņu ietekme uz gaismas staru kļūst līdzīgāka.

Ieliektām un izliektām lēcām ir daudz praktisku pielietojumu, taču ikdienas dzīvē visbiežāk to lietokoriģējošās lēcas(brilles) tuvredzībai vai tuvredzībai, vai arī hipermetropijai vai tālredzībai.

Abos šajos apstākļos acs lēcas fokusa punkts neatbilst galamērķim gaismas jutīgā tīklene acs aizmugurē, priekšā atrodoties tuvredzībai un aiz muguras tuvredzībai. Tuvredzības brilles ir atšķirīgas, tāpēc fokusa punkts tiek pārvietots atpakaļ, savukārt hipermetropijai tiek izmantotas saplūstošas ​​lēcas.

Palielināmie brilles un mikroskopi darbojas vienādi, izmantojot attēlu abpusēji izliektas lēcas (lēcas ar divām izliektām malām), lai izveidotu palielinātu attēlu versiju. Palielināmais stikls ir vienkāršāka optiskā ierīce ar vienu objektīvu, kas kalpo, lai iegūtu lielāku attēla izmēru, nekā jūs varētu iegūt citādi. Mikroskopi ir nedaudz sarežģītāki (jo tiem parasti ir vairāki objektīvi), taču tie palielināti attēlus ražo būtībā vienādi.

Refraktora teleskopi darbojas tāpat kā mikroskopi un palielināmie stikli ar abpusēji izliektu objektīvu radot fokusa punktu teleskopa korpusā, bet gaisma turpina sasniegt okulārs.

Tāpat kā mikroskopos, arī okulārā tiem ir cits objektīvs, lai pārliecinātos, ka tvertā gaisma ir fokusā, kad tā nonāk acī. Otrs galvenais teleskopa veids ir atstarojošais teleskops, kas lēcu vietā izmanto spoguļus, lai savāktu gaismu un nosūtītu to acij. Spogulis ir ieliekts, tāpēc tas fokusē gaismu uz reālu attēlu tajā pašā spoguļa pusē, kur objekts.