Hoe de vergroting van een lens te berekenen

Lenzen, zowel biologisch als synthetisch, zijn wonderen van optische fysica die gebruik maken van het vermogen van bepaalde media om lichtstralen te breken of te buigen. Ze zijn er in twee basisvormen: convex, of naar buiten gebogen, en concaaf, of naar binnen gebogen. Een van hun belangrijkste doelen is om afbeeldingen te vergroten, of ze groter te laten lijken dan ze in werkelijkheid zijn.

Lenzen vind je in telescopen, microscopen, verrekijkers en andere optische instrumenten, maar ook in je eigen oog. Wetenschappers en studenten hebben een aantal eenvoudige algebraïsche vergelijkingen tot hun beschikking om de fysieke afmetingen en vorm van een lens te relateren aan de effecten ervan op de lichtstralen die er doorheen gaan.

De meeste "kunstmatige" lenzen zijn gemaakt van glas. De reden waarom lenzen licht breken, is dat wanneer lichtstralen van de ene naar de andere gaanmedium(bijvoorbeeld lucht, water of ander fysiek materiaal) in een ander, verandert hun snelheid heel licht en veranderen de stralen daardoor van koers.

Wanneer lichtstralen een dubbele bolle lens binnenkomen (dat wil zeggen, een die er vanaf de zijkant uitziet als een afgeplat ovaal) in een richting loodrecht op het lensoppervlak, de stralen die zich het dichtst bij elke rand bevinden, worden scherp naar het midden gebroken, eerst bij het binnenkomen van de lens en opnieuw wanneer vertrekken. Degenen die zich dichter bij het midden bevinden, worden minder gebogen en degenen die loodrecht door het midden gaan, worden helemaal niet gebroken. Het resultaat is dat al deze stralen samenkomen bij abrandpunt​ (​F) een afstandfvanuit het midden van de lens.

Afbeeldingen geproduceerd door lenzen en spiegels kunnen ofwel:echt(d.w.z. projecteerbaar op een scherm) ofvirtueel(d.w.z. niet projecteerbaar). Volgens afspraak zijn de waarden van afstanden van echte afbeeldingen (ik) van de lens zijn positief, terwijl die van virtuele beelden negatief zijn. De afstand van het object zelf tot de lens (O) is altijd positief.

Convexe (convergerende) lenzen produceren echte beelden en worden geassocieerd met een positieve waarde vanf, terwijl concave (divergerende) lenzen virtuele beelden produceren en worden geassocieerd met een negatieve waarde vanf​.

De brandpuntsafstandf, objectafstandOen beeldafstandikzijn gerelateerd door dedunne lens vergelijking​:

Terwijl de vergrotingsformule ofvergrotingsverhouding:​ (​m) relateert de hoogte van het door de lens geproduceerde beeld aan de hoogte van het object:

Onthouden,ikis negatief voor virtuele beelden.

De lenzen van uw ogen werken als convergerende lenzen.

Zoals je kunt voorspellen op basis van wat je al hebt gelezen, zijn je ooglenzen aan beide kanten bol. Zonder dat uw lenzen zowel convex als flexibel zijn, zou licht dat in uw ogen valt, veel hectischer door uw hersenen worden geïnterpreteerd dan het eigenlijk is, en mensen zouden vreselijke moeite hebben om door de wereld te navigeren (en zouden het waarschijnlijk niet hebben overleefd om op internet te surfen voor de wetenschap informatie).

Licht komt eerst het oog binnen via het hoornvlies, de uitpuilende buitenlaag van de voorkant van de oogbol. Het gaat dan door de pupil, waarvan de diameter kan worden geregeld door kleine spieren. De lens bevindt zich achter de pupil. Het deel van het oog waarop het beeld wordt gevormd, dat zich aan de binnenkant van het onderste achterste gedeelte van de oogbol bevindt, wordt denetvlies. Visuele informatie wordt via de oogzenuwen van het netvlies naar de hersenen geleid.

U kunt websites vinden die u met een aantal van deze problemen kunnen helpen als u eenmaal vertrouwd bent geraakt met de basisfysica door er zelf een paar te doorlopen. Het belangrijkste idee is om te begrijpen hoe de verschillende componenten van de lensvergelijking zich tot elkaar verhouden en waarom veranderingen in de variabelen de echte effecten produceren die ze hebben.

Een voorbeeld van zo'n online tool wordt gegeven in de bronnen.