Före 1590-talet tillät enkla linser så långt som romarna och vikingarna begränsad förstoring och enkla glasögon. Zacharias Jansen och hans far kombinerade linser från enkla förstoringsglas för att bygga mikroskop och därifrån förändrade mikroskop och teleskop världen. Att förstå objektivets brännvidd var avgörande för att kombinera deras krafter.
Typer av linser
Det finns två grundläggande typer av linser: konvex och konkav. Konvexa linser är tjockare i mitten än på kanterna och får ljusstrålar att konvergera till en punkt. Konkava linser är tjockare på kanterna än i mitten och gör att ljusstrålarna avviker.
Konvexa och konkava linser finns i olika konfigurationer. Plano-konvexa linser är plana på ena sidan och konvexa på den andra medan bi-konvexa (även kallad dubbelkonvexa) linser är konvexa på båda sidor. Plano-konkava linser är plana på ena sidan och konkava på andra sidan medan bi-konkava (eller dubbel-konkava) linser är konkava på båda sidor.
En kombinerad konkav och konvex lins som kallas konkav-konvexa linser kallas oftast den positiva (konvergerande) menisklinsen. Denna lins är konvex på ena sidan med en konkav yta på andra sidan, och radien på den konkava sidan är större än radien på den konvexa sidan.
En kombinerad konvex och konkav lins som kallas en konvex-konkav lins kallas oftare en negativ (divergent) menisklins. Denna lins har, liksom den konkavo-konvexa linsen, en konkav sida och en konvex sida, men radien på den konkava ytan är mindre än radien på den konvexa sidan.
Brännviddsfysik
Linsens brännviddfär avståndet från en lins till fokuspunktenF. Ljusstrålar (med en enda frekvens) som reser sig parallellt med den optiska axeln för en konvex eller en konkavo-konvex lins kommer att mötas i kontaktpunkten.
En konvex lins konvergerar parallella strålar till en brännpunkt med en positiv brännvidd. Eftersom ljuset går genom linsen är positiva bildavstånd (och riktiga bilder) på motsatt sida av linsen från objektet. Bilden kommer att inverteras (uppåt och nedåt) relativt den faktiska bilden.
En konkav lins divergerar parallella strålar från en brännpunkt, har en negativ brännvidd och bildar bara virtuella, mindre bilder. Negativa bildavstånd bildar virtuella bilder på samma sida av linsen som objektet. Bilden kommer att orienteras i samma riktning (höger uppåt) som originalbilden, bara mindre.
Brännviddsformel
Att hitta brännvidd använder brännviddsformeln och kräver kunskap om avståndet från originalobjektet till linsenuoch avståndet från linsen till bildenv. Linsformeln säger att det inversa av avståndet från objektet plus avståndet till bilden är lika med det inversa av brännviddenf. Ekvationen är matematiskt skriven:
\ frac {1} {u} + \ frac {1} {v} = \ frac {1} {f}
Ibland skrivs brännviddsekvationen som:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
varoavser avståndet från objektet till linsen,iavser avståndet från linsen till bilden ochfär brännvidden.
Avstånden mäts från objektet eller bilden till linsens pol.
Exempel på brännvidd
För att hitta linsens brännvidd, mäta avstånden och anslut siffrorna till brännviddsformeln. Se till att alla mätningar använder samma mätsystem.
Exempel 1: Det uppmätta avståndet från en lins till objektet är 20 centimeter och från linsen till bilden är 5 centimeter. Att slutföra brännviddsformeln ger:
\ frac {1} {20} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {eller} \; \ frac {1} {20} + \ frac {4} {20} = \ frac {5} {20} \\ \ text {Att minska summan ger} \ frac {5} {20} = \ frac {1} {4}
Brännvidden är därför 4 centimeter.
Exempel 2: Det uppmätta avståndet från en lins till objektet är 10 centimeter och avståndet från linsen till bilden är 5 centimeter. Brännviddsekvationen visar:
\ frac {1} {10} + \ frac {1} {5} = \ frac {1} {f} \\ \ text {Sedan} \; \ frac {1} {10} + \ frac {2} {10} = \ frac {3} {10}
Att minska detta ger:
\ frac {3} {10} = \ frac {1} {3.33}
Linsens brännvidd är därför 3,33 centimeter.