Линзы, как биологические, так и синтетические, - это чудо оптической физики, в которых используется способность определенных сред преломлять или изгибать световые лучи. Они бывают двух основных форм: выпуклые или изогнутые наружу и вогнутые или изогнутые внутрь. Одна из их основных целей - увеличивать изображения или заставлять их казаться больше, чем они есть на самом деле.
Линзы можно найти в телескопах, микроскопах, биноклях и других оптических инструментах, а также в вашем собственном глазу. Ученые и студенты имеют в своем распоряжении ряд простых алгебраических уравнений, позволяющих связать физические размеры и форму линзы с ее воздействием на световые лучи, проходящие через нее.
Линзы и физика увеличения
Большинство «искусственных» линз делают из стекла. Причина, по которой линзы преломляют свет, заключается в том, что когда световые лучи движутся от одногоСредняя(например, воздух, вода или другой физический материал) в другой, их скорость меняется очень незначительно, и в результате лучи меняют свой курс.
Когда световые лучи попадают в двойную выпуклую линзу (то есть такую, которая сбоку выглядит как сплюснутый овал) в направлении, перпендикулярном На поверхности линзы лучи, ближайшие к каждому краю, резко преломляются к центру, сначала при входе в линзу, а затем, когда уход. Те, что ближе к середине, меньше изгибаются, а те, которые проходят перпендикулярно центру, совсем не преломляются. В результате все эти лучи сходятся в точкекоординационный центр (F) расстояниежот центра линзы.
Уравнение тонкой линзы и коэффициент увеличения
Изображения, создаваемые линзами и зеркалами, могут быть либонастоящий(т.е. проецируются на экран) иливиртуальный(т.е. не проектируется). Условно значения расстояний реальных изображений (я) от объектива положительны, а виртуальных изображений - отрицательны. Расстояние самого объекта от линзы (о) всегда положительный.
Выпуклые (собирающие) линзы создают реальные изображения и связаны с положительным значениемж, тогда как вогнутые (расходящиеся) линзы создают виртуальные изображения и связаны с отрицательным значениемж.
Фокусное расстояниеж, расстояние до объектаои расстояние до изображенияясвязаныуравнение тонкой линзы:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
Хотя формула увеличения иликоэффициент увеличения (м) связывает высоту изображения, создаваемого линзой, с высотой объекта:
m = \ frac {-i} {o}
Помнить,яотрицательно для виртуальных изображений.
Человеческий глаз
Линзы ваших глаз действуют как собирающие линзы.
Как вы могли предположить, основываясь на том, что вы уже читали, ваши глазные линзы выпуклые с обеих сторон. Если бы ваши линзы не были одновременно выпуклыми и гибкими, свет, попадающий в ваши глаза, интерпретировался бы вашим мозгом гораздо более опасно, чем он сам. на самом деле есть, и людям было бы очень трудно ориентироваться в мире (и, вероятно, они не выжили бы, чтобы искать в Интернете науку Информация).
Сначала свет попадает в глаз через роговицу, выпуклый внешний слой передней части глазного яблока. Затем он проходит через зрачок, диаметр которого можно регулировать с помощью крошечных мышц. Хрусталик находится за зрачком. Часть глаза, на которой формируется изображение, которая находится внутри задней нижней части глазного яблока, называетсясетчатка. Визуальная информация передается от сетчатки к мозгу через зрительные нервы.
Калькулятор увеличения
Вы можете найти веб-сайты, которые помогут вам с некоторыми из этих проблем, когда вы освоите основы физики, проработав несколько самостоятельно. Основная идея состоит в том, чтобы понять, как различные компоненты уравнения линзы соотносятся друг с другом и почему изменения переменных производят те эффекты в реальном мире, которые они вызывают.
Пример такого онлайн-инструмента приведен в Ресурсах.