Лінзи, як біологічні, так і синтетичні, - це дива оптичної фізики, які використовують здатність певних середовищ заломлювати або вигинати світлові промені. Вони бувають двох основних форм: опуклі, або вигнуті назовні, і ввігнуті, або вигнуті всередину. Одне з їх основних призначень - збільшити зображення або зробити їх більшими, ніж вони є насправді.
Лінзи можна знайти у телескопах, мікроскопах, біноклях та інших оптичних приладах, а також у власному оці. У розпорядженні вчених та студентів є низка простих алгебраїчних рівнянь, які пов’язують фізичні розміри та форму лінзи з її впливом на промені світла, що проходять через неї.
Лінзи та фізика збільшення
Більшість «штучних» лінз виготовляються зі скла. Причина, по якій лінзи заломлюють світло, полягає в тому, що коли промені світла рухаються від одногосередній(наприклад, повітря, вода або інший фізичний матеріал) в інший, їх швидкість змінюється дуже незначно, і в результаті промені змінюють курс.
Коли промені світла потрапляють у подвійну опуклу лінзу (тобто таку, яка збоку виглядає як сплющений овал) у напрямку, перпендикулярному до На поверхні лінзи промені, найближчі до кожного краю, різко заломлюються до центру, спочатку при попаданні в лінзу, а потім, коли виїжджаючи. Ті, хто знаходиться ближче до середини, менше згинаються, а ті, що проходять перпендикулярно через центр, взагалі не заломлюються. Результат полягає в тому, що всі ці промені сходяться в точці a
Рівняння тонкої лінзи та коефіцієнт збільшення
Зображення, виготовлені лінзами та дзеркалами, можуть бути будь-якимисправжній(тобто проеціюється на екран) абовіртуальний(тобто не можна проектувати). За домовленістю, значення відстаней реальних зображень (i) від об'єктива позитивні, тоді як віртуальні зображення негативні. Відстань самого об'єкта від лінзи (o) завжди позитивний.
Опуклі (сходяться) лінзи створюють реальні зображення і асоціюються з позитивним значеннямfтоді як увігнуті (розходяться) лінзи створюють віртуальні зображення і асоціюються з негативним значеннямf.
Фокусна відстаньf, відстань до об’єктаoта відстань зображенняiпов'язані між собоюрівняння тонкої лінзи:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
Тоді як формула збільшення абокоефіцієнт збільшення (м) пов'язує висоту зображення, створеного лінзою, з висотою об'єкта:
m = \ frac {-i} {o}
Пам’ятай,iє негативним для віртуальних зображень.
Людське око
Лінзи очей працюють як лінзи, що сходяться.
Як ви могли передбачити на основі прочитаного, ваші очні лінзи опуклі з обох сторін. Якби ваші лінзи не були одночасно опуклими та гнучкими, світло, що проникає у ваші очі, мозок міг би трактувати набагато ірректичніше, ніж це насправді є, і люди мали б страшні труднощі орієнтуватися у світі (і, мабуть, не вижили б, щоб шукати в Інтернеті науку інформація).
Світ спочатку потрапляє в око через рогівку, випираючий зовнішній шар передньої частини очного яблука. Потім він проходить через зіницю, діаметр якої можна регулювати крихітними м’язами. Кришталик знаходиться позаду зіниці. Частина ока, на якій формується зображення, яка знаходиться на внутрішній частині задньої частини очного яблука, називаєтьсясітківки. Візуальна інформація передається від сітківки в мозок через зорові нерви.
Калькулятор збільшення
Ви можете знайти веб-сайти, які допоможуть вам вирішити деякі з цих проблем, як тільки ви освоїте базову фізику, пропрацювавши кілька самостійно. Основна ідея полягає в тому, щоб зрозуміти, як різні компоненти рівняння лінз співвідносяться між собою і чому зміни змінних виробляють реальні ефекти, які вони роблять.
Приклад такого онлайн-інструменту наведено в Ресурсах.