Przed rokiem 1590 proste soczewki pochodzące z czasów rzymskich i wikingów pozwalały na ograniczone powiększenie i proste okulary. Zacharias Jansen i jego ojciec połączyli soczewki z prostych szkieł powiększających, aby zbudować mikroskopy i od tego momentu mikroskopy i teleskopy zmieniły świat. Zrozumienie ogniskowej obiektywów było kluczowe dla połączenia ich mocy.
Rodzaje soczewek
Istnieją dwa podstawowe typy soczewek: wypukłe i wklęsłe. Soczewki wypukłe są grubsze w środku niż na krawędziach i powodują, że promienie świetlne skupiają się w jednym punkcie. Soczewki wklęsłe są grubsze na krawędziach niż w środku i powodują rozchodzenie się promieni świetlnych.
Soczewki wypukłe i wklęsłe występują w różnych konfiguracjach. Soczewki plano-wypukłe są płaskie z jednej strony i wypukłe z drugiej, podczas gdy soczewki dwuwypukłe (zwane również podwójnie wypukłymi) są wypukłe po obu stronach. Soczewki plano-wklęsłe są płaskie z jednej strony i wklęsłe z drugiej strony, podczas gdy soczewki dwuwklęsłe (lub podwójnie wklęsłe) są wklęsłe po obu stronach.
Połączona soczewka wklęsła i wypukła, zwana soczewkami wklęsło-wypukłymi, jest częściej nazywana dodatnią (zbieżną) soczewką łąkotki. Soczewka ta jest wypukła z jednej strony z wklęsłą powierzchnią z drugiej strony, a promień po stronie wklęsłej jest większy niż promień strony wypukłej.
Połączona soczewka wypukła i wklęsła zwana soczewką wypukło-wklęsłą jest częściej nazywana ujemną (rozbieżną) soczewką łąkotkową. Soczewka ta, podobnie jak soczewka wklęsło-wypukła, ma stronę wklęsłą i stronę wypukłą, ale promień na powierzchni wklęsłej jest mniejszy niż promień po stronie wypukłej.
Fizyka ogniskowych
Ogniskowa obiektywufato odległość od obiektywu do ogniskafa. Promienie świetlne (o jednej częstotliwości) biegnące równolegle do osi optycznej soczewki wypukłej lub wklęsło-wypukłej spotkają się w ognisku.
Soczewka wypukła skupia równoległe promienie w ognisku o dodatniej ogniskowej. Ponieważ światło przechodzi przez soczewkę, dodatnie odległości obrazu (i rzeczywiste obrazy) znajdują się po przeciwnej stronie soczewki od obiektu. Obraz zostanie odwrócony (do góry nogami) w stosunku do rzeczywistego obrazu.
Soczewka wklęsła odchyla równoległe promienie od ogniska, ma ujemną ogniskową i tworzy tylko wirtualne, mniejsze obrazy. Ujemne odległości obrazu tworzą wirtualne obrazy po tej samej stronie soczewki co obiekt. Obraz będzie zorientowany w tym samym kierunku (prawą stroną do góry), co obraz oryginalny, tylko mniejszy.
Wzór na ogniskową
Znalezienie ogniskowej wykorzystuje wzór na ogniskową i wymaga znajomości odległości od oryginalnego obiektu do obiektywutyi odległość od obiektywu do obrazuv. Wzór na soczewkę mówi, że odwrotność odległości od obiektu plus odległość do obrazu równa się odwrotności ogniskowejfa. Równanie matematycznie jest napisane:
\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}
Czasami równanie ogniskowej jest zapisywane jako:
\frac{1}{o}+\frac{1}{i}=\frac{1}{f}
gdzieoodnosi się do odległości od obiektu do obiektywu,jaodnosi się do odległości od obiektywu do obrazu ifato ogniskowa.
Odległości są mierzone od obiektu lub obrazu do bieguna soczewki.
Przykłady ogniskowej
Aby znaleźć ogniskową obiektywu, zmierz odległości i wprowadź liczby do wzoru na ogniskową. Upewnij się, że wszystkie pomiary używają tego samego systemu pomiarowego.
Przykład 1: Zmierzona odległość od obiektywu do obiektu wynosi 20 centymetrów, a od obiektywu do obrazu 5 centymetrów. Wypełnienie wzoru na ogniskową daje:
\frac{1}{20}+\frac{1}{5}=\frac{1}{f} \\ \text{lub}\; \frac{1}{20}+\frac{4}{20}=\frac{5}{20} \\ \text{Zmniejszenie sumy daje }\frac{5}{20}=\frac{1} {4}
Ogniskowa wynosi więc 4 centymetry.
Przykład 2: Zmierzona odległość od obiektywu do obiektu wynosi 10 centymetrów, a odległość od obiektywu do obrazu wynosi 5 centymetrów. Równanie ogniskowej pokazuje:
\frac{1}{10}+\frac{1}{5}=\frac{1}{f} \\ \text{Wtedy}\; \frac{1}{10}+\frac{2}{10}=\frac{3}{10}
Zmniejszenie tego daje:
\frac{3}{10}=\frac{1}{3.33}
Ogniskowa obiektywu wynosi więc 3,33 centymetra.