Linser, både biologiska och syntetiska, är underverk av optisk fysik som använder vissa mediers förmåga att bryta eller böja ljusstrålar. De finns i två grundläggande former: konvex eller böjd utåt och konkav eller böjd inåt. Ett av deras huvudsyfte är att förstora bilder eller få dem att se större ut än vad de faktiskt är.
Linser finns i teleskop, mikroskop, kikare och andra optiska instrument, tillsammans med i ditt eget öga. Forskare och studenter har ett antal enkla algebraiska ekvationer till sitt förfogande för att relatera de fysiska dimensionerna och formen på en lins till dess effekter på ljusstrålarna som passerar genom den.
Linser och förstoringsfysik
De flesta "konstgjorda" linser är gjorda av glas. Anledningen till att linser bryter ljus är att när ljusstrålar rör sig från enmedium(t.ex. luft, vatten eller annat fysiskt material) till en annan, deras hastighet ändras väldigt lite och strålarna förändras som ett resultat.
När ljusstrålar kommer in i en dubbel konvex lins (det vill säga en som ser ut som en platt oval från sidan) i en riktning vinkelrätt mot linsytan bryts strålarna närmast varje kant kraftigt mot mitten, först när de kommer in i linsen och igen när lämnar. De som är närmare mitten är mindre böjda och de som passerar vinkelrätt genom mitten bryts inte alls. Resultatet är att alla dessa strålar konvergerar vid en
Den tunna linsekvationen och förstoringsförhållandet
Bilder som produceras av linser och speglar kan vara antingenverklig(dvs. projiceras på en skärm) ellervirtuell(dvs inte projicerbar). Enligt konventionen är värdena på avstånd från verkliga bilder (i) från linsen är positiva, medan de för virtuella bilder är negativa. Avståndet från själva objektet från linsen (o) är alltid positivt.
Konvexa (konvergerande) linser ger verkliga bilder och är associerade med ett positivt värde påf, medan konkava (divergerande) linser producerar virtuella bilder och är associerade med ett negativt värde påf.
Brännviddenf, objektavståndooch bildavståndiär relaterade avtunn linsekvation:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
Medan förstoringsformeln ellerförstoringsförhållande (m) relaterar höjden på bilden som produceras av linsen till höjden på objektet:
m = \ frac {-i} {o}
Kom ihåg,iär negativt för virtuella bilder.
Det mänskliga ögat
Linserna i dina ögon fungerar som konvergerande linser.
Som du kan förutsäga baserat på vad du redan har läst är dina ögonlinser konvexa på båda sidor. Utan att dina linser är både konvexa och flexibla skulle ljus som passerar in i dina ögon tolkas mycket mer hektiskt av din hjärna än det faktiskt är, och människor skulle ha fruktansvärda svårigheter att navigera världen (och förmodligen inte skulle ha överlevt för att surfa på internet för vetenskap information).
Ljus kommer först in i ögat genom hornhinnan, det utbuktande yttre lagret på ögonglobens framsida. Den passerar sedan genom pupillen, vars diameter kan regleras av små muskler. Linsen är bakom pupillen. Den del av ögat som bilden bildas på, som befinner sig på insidan av den nedre delen av ögongloben, kallasnäthinnan. Visuell information skickas från näthinnan till hjärnan via optiska nerver.
Förstoringsräknare
Du kan hitta webbplatser som hjälper dig med några av dessa problem när du har blivit bekväm med den grundläggande fysiken genom att arbeta igenom några på egen hand. Huvudidén är att förstå hur de olika komponenterna i linsekvationen relaterar till varandra och varför förändringar av variablerna ger de verkliga effekterna de gör.
Ett exempel på ett sådant onlineverktyg ges i resurserna.