Soczewki, zarówno biologiczne, jak i syntetyczne, to cuda fizyki optycznej, które wykorzystują zdolność niektórych mediów do załamywania lub zaginania promieni świetlnych. Występują w dwóch podstawowych kształtach: wypukłym lub zakrzywionym na zewnątrz i wklęsłym lub zakrzywionym do wewnątrz. Jednym z ich głównych celów jest powiększanie obrazów lub sprawienie, by wydawały się większe niż w rzeczywistości.
Soczewki można znaleźć w teleskopach, mikroskopach, lornetkach i innych przyrządach optycznych, a także we własnym oku. Naukowcy i studenci mają do dyspozycji szereg prostych równań algebraicznych, aby powiązać fizyczne wymiary i kształt soczewki z jej wpływem na przechodzące przez nią promienie świetlne.
Fizyka soczewek i powiększenia
Większość „sztucznych” soczewek jest wykonana ze szkła. Powodem, dla którego soczewki załamują światło, jest to, że promienie świetlne oddalają się od jednegośredni(np. powietrze, woda lub inny materiał fizyczny) w inny, ich prędkość zmienia się bardzo nieznacznie i w rezultacie promienie zmieniają kurs.
Kiedy promienie światła wpadają do podwójnej soczewki wypukłej (czyli takiej, która z boku wygląda jak spłaszczony owal) w kierunku prostopadłym do powierzchni soczewki, promienie najbliższe każdej krawędzi są załamywane ostro w kierunku środka, najpierw po wejściu do soczewki i ponownie, gdy odejście. Te bliżej środka są mniej wygięte, a te przechodzące prostopadle przez środek w ogóle nie ulegają załamaniu. W rezultacie wszystkie te promienie zbiegają się wpunkt centralny (fa) dystansfaod środka obiektywu.
Równanie cienkiej soczewki i współczynnik powiększenia
Obrazy wytwarzane przez soczewki i lustra mogą być alboreal(tj. można wyświetlać na ekranie) lubwirtualny(tj. nie można rzutować). Umownie wartości odległości rzeczywistych obrazów (ja) z obiektywu są dodatnie, a obrazy wirtualne są ujemne. Odległość samego obiektu od obiektywu (o) jest zawsze dodatnia.
Soczewki wypukłe (zbieżne) dają rzeczywiste obrazy i mają dodatnią wartośćfa, podczas gdy soczewki wklęsłe (rozbieżne) wytwarzają obrazy wirtualne i wiążą się z ujemną wartościąfa.
Ogniskowafa, odległość obiektuoi odległość obrazujasą spokrewnieni przezrównanie cienkiej soczewki:
\frac{1}{o}+\frac{1}{i}=\frac{1}{f}
Podczas gdy formuła powiększenia lubwspółczynnik powiększenia (m) wiąże wysokość obrazu wytwarzanego przez obiektyw z wysokością przedmiotu:
m=\frac{-i}{o}
Zapamiętaj,jajest negatywny dla obrazów wirtualnych.
Ludzkie oko
Soczewki twoich oczu działają jak soczewki zbieżne.
Jak można było przewidzieć na podstawie tego, co już przeczytałeś, soczewki są wypukłe po obu stronach. Bez soczewek zarówno wypukłych, jak i elastycznych, światło wpadające do oczu byłoby znacznie bardziej gorączkowo interpretowane przez mózg niż to faktycznie jest, a ludzie mieliby straszne trudności w poruszaniu się po świecie (i prawdopodobnie nie przeżyliby surfowania po Internecie w poszukiwaniu nauki Informacja).
Światło najpierw dostaje się do oka przez rogówkę, wybrzuszoną zewnętrzną warstwę przedniej części gałki ocznej. Następnie przechodzi przez źrenicę, której średnicę można regulować za pomocą maleńkich mięśni. Soczewka znajduje się za źrenicą. Część oka, na której tworzony jest obraz, która znajduje się po wewnętrznej stronie dolnej tylnej części gałki ocznej, nazywa sięSiatkówka oka. Informacja wizualna jest przekazywana z siatkówki do mózgu za pośrednictwem nerwów wzrokowych.
Kalkulator powiększenia
Możesz znaleźć strony internetowe, które pomogą Ci rozwiązać niektóre z tych problemów, gdy już zapoznasz się z podstawową fizyką, pracując samodzielnie. Główną ideą jest zrozumienie, w jaki sposób różne składniki równania obiektywu są ze sobą powiązane i dlaczego zmiany zmiennych wywołują rzeczywiste efekty.
Przykład takiego narzędzia online znajduje się w Zasobie.