Конкавне и конвексне сочива: сличности и разлике

Ваш живот не би био исти без сочива. Без обзира да ли требате носити корективне наочаре или не, не можете видети јасну слику ничега без некаквих сочива која би савила зраке светлости који кроз њих пролазе у једну жаришну тачку.

Научници зависе од микроскопа и телескопа како би им омогућили да виде врло мале или удаљене предмете, осим увећаних до те мере да могу са слика да извуку корисне податке или запажања. И потпуно исти принципи се користе како бисте били сигурни да имате камеру која вам може помоћи да направите савршени селфи.

Од повећала до људског ока, сва сочива раде на истим основним принципима. Иако постоје важне разлике између сочива која се конвергирају (конвексна сочива) и сочива која се разилазе (удубљена сочива), чим научите неке од основних детаља, приметићете много сличности такође.

Пре него што кренете на ово путовање да бисте разумели конвексне и конкавне сочива, важно је да имате основни текст о неким кључним концептима у оптици. ТхеКључна тачка

Тхежижна даљинасочива је растојање од центра сочива до жижне тачке, са мањом жижном даљином која указује на сочиво које јаче савија зраке светлости.

Тхеоптичка осасочива је линија симетрије која пролази кроз средиште сочива, која пролази водоравно ако замишљате да је сочиво стајало вертикално усправно.

А.светлосни зракје користан начин за представљање путање снопа светлости, који се користи на дијаграмима зрака да би се визуелно протумачило како присуство сочива утиче на пут снопа светлости.

У пракси ће сваки предмет имати светлосне зраке који га остављају у свим правцима, али не нуде сви они корисне информације када је у питању анализа шта сочиво заправо ради. Када цртате дијаграме зрака, одабир неколико кључних светлосних зрака обично је довољан да објасни ширење светлосних таласа и процес формирања слике.

Дијаграми зрака и тражење зрака омогућавају вам да одредите локацију формирања слике на основу локације објекта и локације сочива.

Процес цртања светлосних зрака и њиховог скретања док пролазе кроз сочиво могу се завршити помоћу Снелловог закона рефракције, који повезује угао зрака пре него што достигне сочива до угла на другој страни сочива, на основу индекса преламања ваздуха (или другог медија кроз који зрак путује) и комада стакла или другог материјала који се користи за сочива.

Међутим, ово може потрајати, а постоји неколико трикова који ће вам помоћи да произведетедијаграми зракалакше. Посебно запамтите да се светлосни зраци који пролазе кроз средиште сочива не преламају у приметном степену и да се паралелни зраци скрећу према жаришној тачки.

Постоје две главне врсте формирања слике које се могу јавити код сочива и које можете користити за успостављање дијаграма зрака. Прва од њих је „стварна слика“ која се односи на тачку у којој се светлосни зраци конвергирају да би створили слику. Ако сте на ово место поставили екран, светлосни зраци би створили фокусну слику на екрану. Стварну слику ствара конвергирајућа сочива, која је иначе позната као конвексна сочива.

Виртуелна слика је потпуно другачија и ствара је сочиво које се разилази. Јер ове сочива савијају светлосне зракедалекоједан од другог (тј. учинити да се разиђу), „слика“ се заправо формира на бочној страни сочива одакле су долазили упадни зраци светлости.

Избацивање зрака на супротној страни изгледа као да је зраке произвео објекат на истој страни сочива као упадни зраци, као да сте пратили зраке праволинијским путем до тачке на којој би тежити заједничком резултату. То, међутим, буквално није тачно и ако поставите екран на ово место, не би било слике.

Једначина танких сочива једна је од најважнијих једначина у оптици и односи растојање од објектад​_о, удаљеност до сликед​_и и жижна даљина сочиваф. Једначина је прилично једноставна, али је мало тежа за употребу од неких других једначина у физици, јер су кључни појмови у називницима разломака, како следи:

Договор је да виртуелна слика има негативну удаљеност, а да стварне слике имају позитивну удаљеност. Жижна даљина сочива такође следи исту конвенцију, тако да позитивне жижне даљине представљају конвергентна сочива, а негативне жиле које се разликују.

​Конвексна и конкавна сочивасу две главне врсте сочива о којима се расправља на уводним часовима физике, па док разумете како се она понашају, моћи ћете да одговорите на свако питање.

Важно је напоменути да је ова једначина за „танке“ сочива. То значи да се сочиво може третирати као да одбија пут светлосног зракаједносамо локација, центар сочива.

У пракси постоји угиб на обе стране сочива - један на интерфејсу између ваздуха и материјала сочива и други на интерфејсу између материјала сочива и ваздуха на другој страни - али ова претпоставка чини прорачун много једноставније.

Конкавна сочива се такође називају сочива која се разилазе, а она су закривљена тако да је „здела“ сочива окренута према предметном предмету. Као што је горе поменуто, конвенција је да се сочивима попут овог додељује негативна жижна даљина, а виртуелна слика коју они производе налази се на истој страни као и оригинални објекат.

Да бисте довршилипроцес тражења зраказа конкавно сочиво имајте на уму да ће бити сваки светлосни зрак од предмета који путује паралелно са оптичком осом сочива скренута, па изгледа да потиче из близине жаришне тачке сочива, на истој страни сочива као и објекат себе.

Као што је горе поменуто, сваки зрак који прође кроз средиште сочива наставиће се без скретања. Коначно, сваки зрак који се креће ка жаришној тачки на супротној страни сочива биће скретан, тако да излази паралелно са оптичком осом.

Нацртавање неколико таквих зрака на основу једне тачке на објекту обично ће бити довољно за проналажење локације произведене слике.

Конвексна сочива су такође позната као конвергирајућа сочива и у основи раде супротно од конкавних сочива. Закривљен је тако да је спољни завој облика „зделе“ најближи објекту, а жижној даљини се додељује позитивна вредност.

Процес тражења зрака код конвергирајућег сочива је врло сличан оном код сочива која се разилазе, са неколико важних разлика. Као и увек, зраци светлости који пролазе кроз средиште сочива нису одбијени.

Ако упадни зрак путује паралелно са оптичком осом, он ће се одбити кроз жаришну тачку на супротној страни сочива. Супротно томе, сваки светлосни зрак који долази од објекта и пролази кроз блиску жаришну тачку на његовом путу ка сочиву биће скретан, тако да излази паралелно са оптичком осом.

Поново, цртајући два или три зрака за тачку на објекту на основу ових једноставних принципа, моћи ћете да пронађете локацију слике. Ово је тачка у којој се сви светлосни зраци конвергирају на супротној страни сочива до самог објекта.

Увећање је важан концепт у оптици, а односи се на однос величине слике коју ствара сочиво и величине оригиналног предмета. Приближно овако бисте схватили увећање као концепт из свакодневног живота - ако је слика двоструко већа од предмета, увећана је за фактор два. Али прецизна дефиниција је:

ГдеМ.је увећање,иодноси се на величину слике иоодноси се на величину предмета. Негативно увећање указује на обрнуту слику, при чему је позитивно увећање усправно.

У основи постоје сличности између конвексних и удубљених сочива, али више је него сличности када их детаљније погледате.

Главна сличност је у томе што обоје раде на истом основном принципу, где је разлика у индекс преламања између сочива и околног медија омогућава им да савијају зраке светлости и стварају а Кључна тачка. Међутим, сочива која се разилазе увек стварају виртуелне слике, док конвергентна сочива могу да стварају стварне или виртуелне слике.

Како се закривљеност сочива смањује, конвергентна и разилазећа сочива постају све сличнија једна другој, јер и геометрија површина постаје сличнија. Будући да обоје раде на истом принципу, како геометрија постаје сличнија, ефекат који имају на светлосни зрак постаје све сличнији.

Конкавна и конвексна сочива имају много практичних примена, али најчешћа у свакодневном животу је употребакорективна сочива(наочаре за очи) због кратковидности или кратковидности, или заиста хиперметропије или далековидости.

У оба ова стања, фокусна тачка за сочиво ока се не поклапа сасвим са положајем мрежњача осетљива на задњи део ока, при чему је испред за кратковидност, а иза ње за хиперопију. Наочаре за миопију се разилазе, па се фокусна тачка помера уназад, док се за хиперопију користе конвергентна сочива.

Лупе и микроскопи раде на исти основни начин, користећи биконвексне сочива (сочива са две конвексне странице) за стварање увећане верзије слика. Лупа је једноставнији оптички уређај са једним сочивом који служи за стварање веће величине слике него што бисте је иначе могли добити. Микроскопи су мало компликованији (јер обично имају више сочива), али увећане слике производе у основи на исти начин.

Рефракторски телескопи раде као микроскопи и лупе, са биконвексним сочивима производећи жаришну тачку унутар тела телескопа, али светлост наставља да долази до окулар.

Као и на микроскопима, и они имају другу сочиву у окулару како би били сигурни да је ухваћена светлост у фокусу када доспе до вашег ока. Друга главна врста телескопа је рефлекторски телескоп који користи огледала уместо сочива како би сакупио светлост и послао је у ваше око. Огледало је конкавно, па фокусира светлост на стварну слику на истој страни огледала као и објекат.