Teleszkóp készülék. Az olaj és gáz nagy enciklopédiája

A fénytörést széles körben alkalmazzák különféle optikai eszközökben: kamerákban, távcsövekben, teleszkópokban, mikroszkópokban. . . Az ilyen eszközök nélkülözhetetlen és leglényegesebb része a lencse.

A lencse egy optikailag átlátszó homogén test, amelyet mindkét oldalán két gömb alakú (vagy egy gömb alakú és egy lapos) felület határol.

A lencsék általában üvegből vagy speciális átlátszó műanyagból készülnek. Ha a lencse anyagáról beszélünk, akkor üvegnek fogjuk hívni, ez nem játszik különösebb szerepet.

4.4.1 bikonvex lencse

Tekintsünk először egy lencsét, amelyet mindkét oldalon két konvex gömbfelület határol (4.16. ábra). Az ilyen lencsét bikonvex lencsének nevezik. Most az a feladatunk, hogy megértsük a sugarak lefolyását ebben a lencsében.

Rizs. 4.16. Fénytörés bikonvex lencsében

A legegyszerűbb helyzet a lencse szimmetriatengelyének fő optikai tengelye mentén haladó sugárral. ábrán. 4.16 ez a sugár elhagyja az A0 pontot. A fő optikai tengely mindkét gömbfelületre merőleges, így ez a sugár megtörés nélkül halad át a lencsén.

Most vegyünk egy AB sugarat, amely párhuzamosan fut a fő optikai tengellyel. A lencsére eső sugár B pontjában megrajzoljuk a lencsefelület normál MN-jét; mivel a sugár a levegőből az optikailag sűrűbb üvegbe kerül, a CBN törésszög kisebb, mint az ABM beesési szög. Ezért a BC megtört sugár megközelíti a fő optikai tengelyt.

A sugárnak a lencséből való kilépésének C pontjában egy normál P Q is rajzolódik A nyaláb optikailag kevésbé sűrű levegőbe megy át, így a QCD törésszög nagyobb, mint a P CB beesési szög; a nyaláb ismét megtörik a fő optikai tengely felé, és a D pontban keresztezi azt.

Így a fő optikai tengellyel párhuzamos bármely sugár a lencsében bekövetkezett megtörés után megközelíti a fő optikai tengelyt és keresztezi azt. ábrán. A 4.17. ábra a fő optikai tengellyel párhuzamos, kellően széles fénysugár törési mintáját mutatja.

Rizs. 4.17. Szférikus aberráció bikonvex lencsében

Amint látható, a széles fénysugarat nem fókuszálja a lencse: minél távolabb van a beeső sugár a fő optikai tengelytől, annál közelebb kerül a lencséhez a fénytörés után keresztezi a fő optikai tengelyt. Ezt a jelenséget szférikus aberrációnak nevezik, és a lencsék hiányosságaira utal, mivel továbbra is szeretnénk, ha a lencse egy párhuzamos sugárnyalábot egy pontra csökkentené5.

Nagyon elfogadható fókuszálás érhető el a fő optikai tengely közelében áthaladó keskeny fénysugár használatával. Akkor szférikus aberráció szinte észrevehetetlen, lásd az ábrát. 4.18.

Rizs. 4.18. Keskeny nyaláb fókuszálása konvergáló lencsével

Jól látható, hogy a fő optikai tengellyel párhuzamos keskeny nyaláb, miután áthaladt a lencsén, körülbelül egy F pontban gyűlik össze. Emiatt lencsénket ún

gyűjtő.

5 A széles sugár precíz fókuszálása valóban lehetséges, de ehhez a lencse felületének összetettebb formájúnak kell lennie, nem pedig gömb alakúnak. Az ilyen lencsék csiszolása időigényes és nem praktikus. Könnyebb gömb alakú lencséket készíteni, és megbirkózni a kialakuló szférikus aberrációval.

Az aberrációt egyébként éppen azért hívják gömb alakúnak, mert egy optimálisan fókuszáló összetett, nem gömb alakú lencsét egyszerű gömb alakúra cserélnek.

Az F pontot a lencse fókuszának nevezzük. Általánosságban elmondható, hogy az objektívnek két gyújtópontja van a fő optikai tengelyen, az objektívtől jobbra és balra. A fókusz és a lencse közötti távolság nem feltétlenül egyenlő egymással, de mindig foglalkozunk azokkal a helyzetekkel, amikor a gócok a lencséhez képest szimmetrikusan helyezkednek el.

4.4.2 Bikonkáv lencse

Most egy teljesen más lencsét fogunk vizsgálni, amelyet két homorú gömbfelület határol (4.19. ábra). Az ilyen lencsét bikonkáv lencsének nevezik. Csakúgy, mint fent, két sugár lefutását fogjuk követni, a fénytörés törvénye szerint.

Rizs. 4.19. Fénytörés bikonkáv lencsében

Az A0 pontot elhagyó és az optikai főtengely mentén haladó sugár nem törik meg, mert a fő optikai tengely, mint a lencse szimmetriatengelye, merőleges mindkét gömbfelületre.

A fő optikai tengellyel párhuzamos AB sugár az első fénytörés után távolodni kezd tőle (mivel a levegőből az üveg felé haladva \CBN< \ABM), а после второго преломления удаляется от главной оптической оси ещё сильнее (так как при переходе из стекла в воздух \QCD >\PCB). A bikonkáv lencse a párhuzamos fénysugarat divergens sugárnyalábbá alakítja (4.20. ábra), ezért divergensnek nevezzük.

Itt is megfigyelhető a szférikus aberráció: a széttartó sugarak folytatásai nem egy ponton metszik egymást. Látjuk, hogy minél távolabb van a beeső sugár az optikai fő tengelytől, annál közelebb kerül a lencséhez a megtört sugár folytatása az optikai fő tengelyen.

Rizs. 4.20. Szférikus aberráció bikonkáv lencsében

Akárcsak a bikonvex lencsék esetében, a szférikus aberráció szinte észrevehetetlen lesz keskeny paraxiális nyalábnál (4.21. ábra). A lencsétől eltérő sugarak kiterjesztései az F lencse fókuszában körülbelül egy pontban metszik egymást.

Rizs. 4.21. Keskeny nyaláb fénytörése széttartó lencsében

Ha ilyen széttartó nyaláb kerül a szemünkbe, akkor a lencse mögött egy világító pontot fogunk látni! Miért? Emlékezzen vissza, hogyan jelenik meg a kép lapos tükör: agyunk képes folytatni a széttartó sugarakat mindaddig, amíg nem metszik egymást, és a metszéspontban egy világító tárgy illúzióját kelti (úgynevezett képzeletbeli kép). Ebben az esetben pontosan egy ilyen, az objektív fókuszában elhelyezkedő virtuális képet fogunk látni.

Az általunk ismert bikonvex lencsén kívül itt látható egy sík-domború lencse, amelyben az egyik felület lapos, valamint egy konkáv-domború lencse, amely konkáv és konvex határfelületeket kombinál. Vegye figyelembe, hogy homorú-domború objektív esetén domború felületíveltebb (görbületi sugara kisebb); ezért a konvex fénytörő felület konvergáló hatása felülmúlja a homorú felület szóródását, és a lencse összességében konvergál.

Az összes lehetséges diffúzor lencsét az ábra mutatja. 4.23.

Rizs. 4.23. Divergens lencsék

A bikonkáv lencse mellett egy sík-konkáv (amelynek egyik felülete lapos) és egy konvex-konkáv lencsét látunk. A konvex-konkáv lencse homorú felülete nagyobb mértékben ívelt, így a konkáv határ szóródása érvényesül a konvex határ konvergáló hatására, és a lencse egésze divergens.

Próbálja meg saját maga kialakítani a sugarak útját azokban a lencsékben, amelyeket nem vettünk figyelembe, és győződjön meg arról, hogy azok valóban összefolynak vagy szétszóródnak. Ez egy nagyszerű gyakorlat, és nincs benne semmi nehéz, pontosan ugyanazok a konstrukciók, amelyeket fentebb csináltunk!

2. videó lecke: Eltérő lencse - Fizika kísérletekben és kísérletekben

Előadás: Konvergens és széttartó lencsék. Vékony lencse. Fókusztávolság és optikai teljesítmény vékony lencse

Lencse. A lencsék típusai

Mint tudod, mindent fizikai jelenségekés folyamatokat használnak a gépek és egyéb berendezések tervezése során. Ez alól a fénytörés sem kivétel. Ez a jelenség fényképezőgépek, távcsövek, valamint a gyártás során használták emberi szem egyfajta optikai eszköz is, amely képes megváltoztatni a sugarak lefolyását. Ehhez lencsét használnak.

Lencse- ez átlátszó test, amelyet mindkét oldalon gömbök határolnak.

NÁL NÉL iskolai tanfolyam a fizika az üvegből készült lencséket tekintette. Azonban más anyagok is használhatók.

Számos fő típusú lencse létezik, amelyek bizonyos funkciókat látnak el.

bikonvex lencse

Ha a lencsék két domború félgömbből állnak, akkor ezeket bikonvexnek nevezzük. Nézzük meg, hogyan viselkednek a sugarak, amikor áthaladnak egy ilyen lencsén.

A képen A 0 D a fő optikai tengely. Ez az a sugár, amely áthalad a lencse közepén. A lencse szimmetrikus a tengely körül. A középponton áthaladó összes többi sugarat oldaltengelynek nevezzük, szimmetriájukat tekintve nem figyelhető meg.

Vegyünk egy beeső sugarat AB, amely más közegbe való átmenet miatt megtörik. Miután a megtört nyaláb érinti a gömb második falát, ismét megtörik, mielőtt keresztezné a fő optikai tengelyt.

Ebből arra következtethetünk, hogy ha egy bizonyos sugár párhuzamosan ment a fő optikai tengellyel, akkor a lencsén való áthaladás után keresztezi a fő optikai tengelyt.

Minden sugár, amely közel van a tengelyhez, egy pontban metszi egymást, és egy nyalábot hoz létre. A tengelytől távol eső sugarak a lencséhez közelebbi helyen metszik egymást.

Azt a jelenséget, amikor a sugarak egy ponton konvergálnak, nevezzük összpontosítás, és a fókuszpont az fókusz.

Fókusz ( gyújtótávolság) betűvel jelöljük az ábrán F.

Az olyan lencséket, amelyekben a sugarak egy ponton gyűlnek össze mögötte, konvergáló lencsének nevezzük. Azaz bikonvex lencse az összejövetel.

Bármely objektívnek két fókusza van - az objektív előtt és mögötte.

Bikonkáv lencse

A két homorú félgömbből álló lencsét ún bikonkáv.

Amint az ábrán látható, az ilyen lencsét elérő sugarak megtörnek, és a kilépésnél nem keresztezik a tengelyt, hanem éppen ellenkezőleg, irányulnak onnan.

Ebből arra következtethetünk, hogy egy ilyen lencse szétszóródik, ezért ún szétszóródás.

Ha a szétszóródott sugarak a lencse előtt folytatódnak, akkor egy ponton összegyűlnek, amit ún. képzeletbeli fókusz.

A konvergáló és széttartó lencsék más típusokat is felvehetnek, amint az az ábrákon látható.

1 - bikonvex;

2 - sík-domború;

3 - homorú-domború;

4 - bikonkáv;

5 - sík-konkáv;

6 - domború-konkáv.

A lencse vastagságától függően jobban vagy kevésbé törheti meg a sugarakat. Annak meghatározására, hogy egy lencse milyen erősen tör, egy mennyiséget ún optikai teljesítmény .

D a lencse (vagy lencserendszer) optikai teljesítménye;

F az objektív (vagy lencserendszer) gyújtótávolsága.

[D] = 1 dioptria. A lencse optikai teljesítményének mértékegysége a dioptria (m -1).

vékony lencse

A lencsék tanulmányozásakor a vékony lencse fogalmát fogjuk használni.

Tehát vegyük figyelembe az ábrát, amely egy vékony lencsét mutat. Tehát egy vékony lencse az, amelynek vastagsága elég kicsi. Azonban azért fizikai törvények a bizonytalanság elfogadhatatlan, ezért az „elégséges” kifejezés használata kockázatos. Úgy gondolják, hogy egy lencse akkor nevezhető vékonynak, ha a vastagsága kisebb, mint a két gömbfelület sugara.

1340. Egy lencse gyújtótávolsága 10 cm Mekkora az optikai teljesítménye?

1341. Egy széttartó lencse gyújtótávolsága 12,5 cm. Határozza meg optikai teljesítmény lencsék.

1342. A legnagyobb Pulkovo-teleszkóp gyújtótávolsága körülbelül 14 m. Mekkora a lencséjének optikai teljesítménye?

1343. Mekkora egy lencse gyújtótávolsága, ha az optikai teljesítménye 0,4 dioptria?

1344. A fényképezőgép objektívjének gyújtótávolsága 60 mm. Mekkora a kamera optikai teljesítménye?

1345. Két lencse van: az első - 5 cm-es gyújtótávolságú, a második - 20 cm-es gyújtótávolságú A lencsék közül melyik tör jobban?

1346. Egy konvergáló lencse fő fókuszába fényforrást helyeztek. Rajzolja meg a sugarak menetét!

1347. Készítsen egy függőlegesen álló ceruza képet, amelyet egy konvergáló lencse alkot arra az esetre, amikor a ceruza a dupla gyújtótávolság mögött van.

1348. A ceruza a fókusz és a konvergáló lencse kettős gyújtótávolsága között áll. Ábrázolja a kapott képet.

1349. Készítsen képet egy ceruzáról, amely egy konvergáló lencse fókusza és maga a lencse között áll.

1350. A konvergáló lencse szétszórja a pontszerű fényforrásból a lencsére eső sugarakat. Hol van ebben az esetben a pontszerű fényforrás?

1351. Mutassa meg konstrukcióval a konvergáló lencse fő fókusztávolságának meghatározásának legegyszerűbb módját! Mutasd be ezt az élményt.

1352. Az AB tárgy a konvergáló lencse kettős fókuszában van (169. ábra). Építsd fel az arculatát. Ismertesse a képet.

1353. Készítsen képet egy konvergáló lencsét képező S pontszerű fényforrásról a 170. ábrán látható esetekre!

1354. A széttartó lencse egy AB tárgy képét adja (171. ábra). Ábrázolja ezt a képet, és sorolja fel tulajdonságait. Hogyan függ a kép mérete a tárgy és a lencse távolságától?

1355. Készítsen képet egy széttartó lencsével alkotott S fénypontról (172. ábra). Ismertesse a képet.

1356. A 173. ábrán az OO' a lencse fő optikai tengelye, S egy pontszerű fényforrás, S' a képe. Ábrázolja a lencse helyzetét és fókuszát! Határozza meg, hogy konvergens vagy divergens lencse?

1357. A 174. ábra egyik dobozában egy konvergáló lencse, a másikban egy divergens lencse található. Határozza meg konstrukció alapján, hogy melyik lencse melyik.

1358. Egy tárgy 20 cm távolságra van a konvergáló lencsétől, képe pedig f = 10 cm távolságra van a lencsétől. Mekkora a lencse távolsága?

1359. A fiolától a konvergáló lencséig a távolság d=30 cm, a tényleges képe a lencsétől f=60 cm. Határozza meg a lencse gyújtótávolságát!

1360. A tárgy 40 cm távolságra van a konvergáló lencsétől. Képét 120 cm távolságból kaptuk.Mekkora a lencse gyújtótávolsága?

1361. A konvergáló lencsétől 50 cm távolságra ceruzát teszünk. Milyen messze van a kép az objektívtől? A lencse gyújtótávolsága 10 cm Jellemezze a ceruza képét!

1362. A konvergáló lencsével alkotott tárgy képét 22 cm távolságra kaptuk A lencse gyújtótávolsága 20 cm Milyen távolságra van a tárgy a lencsétől, ha:
a) képe valóságos;
b) képzeletbeli a képe?

1363. Levegővel teli vízben van egy üreges, bikonvex üveglencse. Párhuzamos fénysugár esik a lencsére. Milyen lesz ez a sugár az objektíven való áthaladás után? Készítsen rajzot.
Milyen képeket ad egy ilyen objektív vízben? A bikonvex lencse mindig konvergáló lencse?

1364. Elemezzen egy hasonló problémát egy üreges bikonkáv lencsére, amely levegővel van megtöltve és vízben helyezkedik el. Ha van óraszemüveg az iskolai fizika tanteremben, készítse el belőlük a fent leírt lencséket és kísérletezzen velük.

1365. A konvergáló lencse képletével:
1/d+1/f=1/F, számítsa ki a lencsétől különböző távolságra lévő tárgyak helyzetét és képének jellegét, a táblázatban jelzett esetekre.
Az esetekre d

1366. Írja fel a divergáló lencse képletét, figyelembe véve, hogy a lencse optikai középpontja és egy pont virtuális képének távolsága mínusz előjellel veszi fel!

1367. Határozza meg egy 10 cm-es gyújtótávolságú lencse optikai erejét! - 10 cm.

1368. F = 10 cm gyújtótávolságú lencsétől milyen távolságra lesz a lencsétől 50 cm távolságra elhelyezett tárgy képe?

1369. A bikonvex lencsétől 40 cm távolságra elhelyezett tárgy képét a lencsétől 15 cm távolságra kaptuk. Határozza meg a lencse gyújtótávolságát és a kép méretét, ha maga a tárgy mérete 60 cm.

1370. Egy 13,5 cm-es gyújtótávolságú fényképezőlencsével, 15 cm-es fényképezőgéppel készített fényképen egy 2 cm-es tárgy képe készült Mekkora a tárgy tényleges mérete?

1371. A villanykörte és a képernyő távolsága L = 150 cm, közéjük egy konvergáló lencsét helyezünk, amely éles képet ad az izzószálakról a képernyőn a lencse két pozíciójában. Mekkora a lencse gyújtótávolsága, ha a lencse jelzett helyzetei közötti távolság l = 30 cm?

1372. Egy tárgy 20 cm távolságra van a lencsétől, a tényleges képe pedig 5 cm távolságra van a lencsétől. Határozza meg a lencse optikai erejét.

1373. Az objektívtől 42 cm távolságra ragasztós buborékról készült tényleges kép, amelynek optikai ereje 2,5 dioptria. Milyen messze van a buborék az objektívtől?

1374. Egy tárgy 30 cm távolságra van a széttartó lencsétől, virtuális képe 15 cm távolságra van a lencsétől. Meghatározza az objektív gyújtótávolságát.

1375. A lencse optikai ereje 2,5 dioptria. A fényforrás a fő optikai tengelyén található. Milyen messze van a fényforrás az objektívtől?

1376. F=40 cm fókusztávolságú konvergáló lencsétől d=60 cm távolságra helyezkedik el egy 50 cm magas tárgy Határozza meg a kép magasságát!

1377. Egy 2 m magas férfit fényképeztek le fényképezőgéppel (az objektív gyújtótávolsága 12 cm). a képen látható személy mérete 10 mm volt. határozza meg a távolságot a személy és a lencse között.

1378*. A projektor lencséjének gyújtótávolsága 15 cm, és 6 m távolságra van a képernyőtől. Határozza meg a képernyőn látható kép lineáris nagyítását.

1379*. A 15 cm-es gyújtótávolságú objektív (lásd az előző feladatot) helyett 12 cm-es gyújtótávolságú lencsét teszünk, Mekkora a kép nagyítása a képernyőn?

1382*. Gondolod, hogy kivetítőről lehet diaképet készíteni tükörvásznon?
Nem. Mert minden sugár visszaverődik a felszínről.

1383*. Ábrázolja a sugarak útját a mikroszkópban.

1384. Rajzolja meg a sugarak útját a távcsőben!

bikonvex lencse

Plano-konvex lencse

A vékony lencsék jellemzői

A formáktól függően vannak kollektív(pozitív) és szétszóródás(negatív) lencsék. A konvergáló lencsék csoportjába általában azok a lencsék tartoznak, amelyeknél a közepe vastagabb, mint a széle, a divergáló lencsék csoportjába pedig azok a lencsék, amelyek széle vastagabb, mint a középső. Vegye figyelembe, hogy ez csak akkor igaz, ha törésmutató lencse anyaga több mint környezet. Ha a lencse törésmutatója kisebb, a helyzet megfordul. Például egy légbuborék a vízben egy bikonvex diffúz lencse.

A lencséket általában az jellemzi optikai teljesítmény(bemérve dioptria), vagy gyújtótávolság.

Korrigált optikai eszközök építéséhez optikai aberráció(elsősorban - kromatikus, kondicionált fényszórás , - akromatákés apokromátok) a lencsék/anyagaik egyéb tulajdonságai is fontosak, pl. törésmutató, diszperziós együttható, az anyag áteresztőképessége a kiválasztott optikai tartományban.

Néha a lencséket/lencseoptikai rendszereket (refraktorokat) kifejezetten olyan környezetben való használatra tervezték, ahol viszonylagos magas együttható fénytörés (lásd merülőmikroszkóp, immerziós folyadékok).

A lencsék típusai:
Összejövetel:
1 - bikonvex
2 - lapos-domború
3 - homorú-domború (pozitív meniszkusz)
Szórás:
4 - bikonkáv
5 - lapos-homorú
6 - domború-konkáv (negatív meniszkusz)

Konvex-konkáv lencsét nevezünk meniszkuszés lehet kollektív (közepe felé vastagodik) vagy szórványos (szélek felé vastagodik). Az egyenlő felületi sugarú meniszkusz optikai teljesítménye nulla (korrekcióra használják diszperzió vagy fedőlencseként). Tehát a rövidlátó szemüveg lencséi általában negatív meniszkuszok.

A konvergáló lencse megkülönböztető tulajdonsága, hogy képes összegyűjteni a felületére eső sugarakat a lencse másik oldalán található egy ponton.

A lencse fő elemei: NN - fő optikai tengely- a lencsét korlátozó gömbfelületek középpontjain áthaladó egyenes vonal; O- optikai központ- egy pont, amely bikonvex vagy bikonkáv (azonos felületi sugarú) lencsék esetén az optikai tengelyen található a lencsén belül (annak közepén).
jegyzet. A sugarak útja egy idealizált (lapos) lencsén látható, anélkül, hogy a valós fázishatáron fénytörést jelezne. Ezenkívül egy bikonvex lencse kissé eltúlzott képe látható.

Ha a konvergáló lencse előtt bizonyos távolságra egy S fénypontot helyezünk el, akkor a tengely mentén irányított fénysugár rövid időn belül áthalad a lencsén. megtört, és azok a sugarak, amelyek nem mennek át a középponton, megtörnek az optikai tengely felé, és egy F pontban metszik egymást, ami az S pont képe lesz. Ezt a pontot ún. konjugált fókusz, vagy egyszerűen fókusz.

Ha nagyon távoli forrásból érkező fény esik a lencsére, amelynek sugarai párhuzamos sugárban haladóként ábrázolhatók, akkor a lencséből való kilépéskor a sugarak nagyobb szögben törnek meg, és az F pont közelebb kerül a lencséhez. lencse az optikai tengelyen. Ilyen körülmények között a lencséből kilépő sugarak metszéspontját ún fő hangsúly F', és az objektív középpontja és a főfókusz távolsága a fő fókusztávolság.

A széttartó lencsére beeső sugarak a kilépéskor a lencse szélei felé törnek, azaz szétszóródnak. Ha ezek a sugarak az ábrán a pontozott vonallal ellentétes irányban folytatódnak, akkor egy F pontban konvergálnak, ami fókusz ezt az objektívet. Ez a fókusz fog képzeletbeli.

Egy széttartó lencse látszólagos fókusza

A fő optikai tengelyre való fókuszálásról elmondottak egyformán érvényesek azokra az esetekre is, amikor egy pont képe egy másodlagos vagy ferde optikai tengelyen helyezkedik el, azaz egy olyan egyenesen, amely a lencse középpontján átmenő szöget zár be a fővel. optikai tengely. A fő optikai tengelyre merőleges síkot, amely a lencse fő fókuszában található, ún fő fókuszsík, és a konjugált fókuszban - csak gyújtóponti sík.

A gyűjtőlencséket bármely oldalról a tárgyra lehet irányítani, aminek eredményeként a lencsén áthaladó sugarak a tárgy egyik vagy másik oldaláról összegyűjthetők. Így az objektívnek két fókusza van - elülsőés hátulsó. Az optikai tengelyen helyezkednek el a lencse mindkét oldalán, a lencse közepétől gyújtótávolságra.

Képalkotás vékony konvergáló lencsével

A lencsék jellemzőinek leírásakor figyelembe vették azt az elvet, hogy a lencse fókuszában lévő fénypont képét készítsék el. Az objektívre balról érkező sugarak a hátsó fókuszon, a jobbról érkező sugarak pedig az elülső fókuszon haladnak át. Meg kell jegyezni, hogy az eltérő objektívekben a hátsó fókusz az objektív előtt található, az elülső pedig mögötte.

Meghatározott alakú és méretű tárgyak képének lencsével történő felépítését kapjuk a következő módon: Tegyük fel, hogy az AB vonal az objektívtől bizonyos távolságra lévő objektumot jelöl, sokkal nagyobb, mint a gyújtótávolsága. A tárgy minden pontjáról a lencsén keresztül megszámlálhatatlan számú sugár fog áthaladni, amelyek közül az áttekinthetőség kedvéért az ábra csak három sugár lefutását mutatja sematikusan.

Az A pontból kiinduló három sugár áthalad a lencsén, és metszi egymást az A 1 B 1 megfelelő eltűnési pontjaiban, és képet alkot. A kapott kép az érvényesés fejjel lefelé.

Ebben az esetben a képet a konjugált fókuszban kaptuk valamilyen FF fókuszsíkban, némileg eltávolítva az F'F' fő fókuszsíktól, ezzel párhuzamosan haladva a főfókuszon keresztül.

Ha a tárgy végtelen távolságra van a lencsétől, akkor a képe az F lencse hátsó fókuszában keletkezik. érvényes, fejjel lefeléés csökkent hasonló pontra.

Ha egy tárgy közel van az objektívhez, és távolsága nagyobb, mint a lencse gyújtótávolságának kétszerese, akkor a képe érvényes, fejjel lefeléés csökkentés a fő fókusz mögött a közte és a kettős gyújtótávolság közötti szegmensen helyezkedik el.

Ha egy tárgyat az objektív kétszeres gyújtótávolságára helyezünk, akkor a kapott kép a lencse másik oldalán, attól kétszer nagyobb gyújtótávolságra kerül. A kép létrejön érvényes, fejjel lefeléés egyenlő méretű tantárgy.

Ha egy tárgyat az elülső fókusz és a kettős gyújtótávolság közé helyez, akkor a kép a dupla gyújtótávolságon túlra készül, és érvényes, fejjel lefeléés nagyított.

Ha a tárgy a lencse elülső fő fókuszának síkjában van, akkor a lencsén áthaladó sugarak párhuzamosan mennek, és a kép csak a végtelenben érhető el.

Ha egy tárgyat a fő gyújtótávolságnál kisebb távolságra helyeznek el, akkor a sugarak divergens sugárban hagyják el a lencsét anélkül, hogy bárhol metszik egymást. Ennek eredménye egy kép képzeletbeli, közvetlenés nagyított, azaz ebben az esetben az objektív úgy működik, mint egy nagyító.

Könnyen belátható, hogy amikor egy tárgy a végtelenből az objektív elülső fókuszába közelít, a kép eltávolodik a hátsó fókusztól, és amikor a tárgy eléri az elülső fókuszsíkot, attól a végtelenben van.

Ennek a mintának van nagyon fontos gyakorlatban különféle fajták fényképészeti munkához ezért a tárgy és a lencse, valamint az objektív és a képsík távolsága közötti kapcsolat meghatározásához ismerni kell a fő lencse formula.

Vékony lencse formula

A tárgy pontja és a lencse középpontja, valamint a kép pontja és a lencse középpontja közötti távolságát ún. konjugált gyújtótávolságok.

Ezek a mennyiségek egymástól függenek, és az úgynevezett képlet határozza meg őket vékony lencse formula:

hol van a lencse és a tárgy távolsága; - távolság az objektívtől a képig; az objektív fő gyújtótávolsága. Vastag lencse esetén a képlet változatlan marad, azzal a különbséggel, hogy a távolságokat nem a lencse középpontjától mérik, hanem fősíkok.

Egy vagy másik ismeretlen mennyiség megkereséséhez két ismert mennyiséggel, használja a a következő egyenleteket:

Meg kell jegyezni, hogy a mennyiségek jelei u , v , f a következő szempontok alapján választják ki - egy valós tárgyról konvergáló lencsében készült valós kép esetén - mindezek a mennyiségek pozitívak. Ha a kép képzeletbeli, akkor a távolságot negatívnak veszi, ha az objektum képzeletbeli- a távolság negatív, ha a lencse divergens - a gyújtótávolság negatív.

Képskála

A kép léptéke () a kép lineáris méreteinek és az objektum megfelelő lineáris méreteinek aránya. Ez az arány közvetetten törtként fejezhető ki, ahol a lencse és a kép közötti távolság; a lencse és a tárgy távolsága.

Itt van egy redukciós tényező, azaz egy szám, amely megmutatja, hogy a kép lineáris méretei hányszor kisebbek, mint az objektum tényleges lineáris méretei.

A számítások gyakorlatában sokkal kényelmesebb ezt az arányt vagy értékekkel kifejezni, ahol az objektív gyújtótávolsága.

.

A lencse gyújtótávolságának és optikai teljesítményének kiszámítása

A lencsék szimmetrikusak, vagyis a fény irányától függetlenül azonos gyújtótávolságúak - balra vagy jobbra, ami azonban nem vonatkozik más jellemzőkre, pl. aberrációk, melynek értéke attól függ, hogy a lencse melyik oldala van a fény felé fordítva.

Több lencse kombináció (központi rendszer)

A lencséket egymással kombinálva összetett optikai rendszereket lehet létrehozni. Egy két lencséből álló rendszer optikai teljesítménye megtalálható az egyes lencsék optikai teljesítményének egyszerű összegeként (feltéve, hogy mindkét lencse vékonynak tekinthető, és közel vannak egymáshoz, ugyanazon a tengelyen):

.

Ha a lencsék egymástól bizonyos távolságra helyezkednek el, és a tengelyük egybeesik (egy tetszőleges számú lencsét tartalmazó rendszert nevezzük központosított rendszernek), akkor a teljes optikai teljesítményük kellő pontossággal meghatározható. következő kifejezés:

,

hol van a távolság között fősíkok lencsék.

Az egyszerű objektív hátrányai

A modern fényképészeti berendezésekben magas követelményeket támasztanak a képminőséggel szemben.

Az egyszerű objektív által adott kép számos hiányosság miatt nem felel meg ezeknek a követelményeknek. A legtöbb hiányosság kiküszöbölése több lencse megfelelő kiválasztásával érhető el egy központosított optikai rendszerben - lencse. Az egyszerű objektívekkel készített képeknek számos hátránya van. Az optikai rendszerek hátrányait ún aberrációk, amelyek a következő típusokra oszthatók:

• Geometriai aberrációk
• Diffrakciós aberráció(ezt az aberrációt más elemek okozzák optikai rendszer, és semmi köze magához az objektívhez).

Speciális tulajdonságokkal rendelkező lencsék

Szerves polimer lencsék

Kontaktlencse