Линз нь нарны гэрлийг хугалах чадвартай тунгалаг биет юм. Тэдгээр нь ихэвчлэн шилээр хийгдсэн байдаг. "Гэрлийн хугаралт" гэсэн үг нь туссан гэрлийн цацрагийн тархалтын чиглэлийг өөрчлөх чадварыг илэрхийлдэг. Нимгэн линзээр зураг хэрхэн бүтээдгийг авч үзье.
Түүхэн мэдээлэл
Эртний Грек, Ромчуудад мэдэгдэж байсан анхны линз нь усаар дүүргэсэн бөмбөрцөг хэлбэртэй шилэн савнууд байв. Орчин үеийн оптик шилний эдгээр загваруудыг гал асаахад ашигласан.
Европод 13-р зууны сүүлчээр л анхны шилэн линз бүтээгдсэн. Түүнээс хойш тэдгээрийг үйлдвэрлэх үйл явц тийм ч их өөрчлөгдөөгүй. Цорын ганц шинэлэг зүйл бол 17-р зуунд Исаак Ньютон давирхайг оптик объектын гадаргууг өнгөлөх зорилгоор ашигласан явдал байв.
Оптик шил цуглуулах, тараах
Нимгэн линз дээр зураг бүтээхэд хялбар болгохын тулд үүнийг анхаарч үзээрэйАсуулт нь оптик шил гэж юу вэ. Ерөнхийдөө хоёр төрлийн линз байдаг бөгөөд тэдгээр нь хэлбэр дүрс, гэрлийн урсгалыг хугалах чадвараараа ялгаатай байдаг. Дараах төрлүүд нь ялгагдана:
- Нэгдэгч линз. Энэ төрөл нь төв хэсгийн зузаан нь ирмэгийн зузаанаас их байдаг. Нэгдсэн линзний үр дүнд үүссэн дүрс нь түүн дээр унах гэрлийн нөгөө талд үүсдэг. Энэ төрөл нь гэрлийг нэг цэгт (эерэг фокус) цуглуулах чадвартай.
- Ялгарах линз. Тэдний төв хэсэг нь ирмэгээс илүү нимгэн байдаг. Эдгээр оптик шилнүүд нь хэлбэр дүрсийнхээ улмаас тэдгээрийн дээр туссан гэрлийг тараадаг бөгөөд энэ нь объектын цацраг туяа унахтай адил линзний тал дээр дүрс үүсэхэд хүргэдэг. Үүсгэсэн зураг нь бодит зүйлээс хамаагүй бага байна. Хэрэв энэ оптик шилээр цацагдсан цацрагууд нь тэдний гарал үүслийг тодорхойлох байдлаар үргэлжилбэл урд нь нэг цэгээс гарч байгаа мэт санагдах болно. Энэ цэгийг фокус гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь салангид линзийн хувьд сөрөг эсвэл төсөөлөл юм.
Өөр өөр хэлбэрийн оптик шил
Одоо байгаа хоёр төрлийн линзийг хэд хэдэн аргаар хийж болно. Дараах 6 хэлбэрийг ялгадаг:
- Хоёр гүдгэр.
- План гүдгэр.
- Гүдгэр менисктэй (гүдгэр-гүдгэр).
- Хоёр нүүрт.
- План хотгор.
- Хотгор менисктэй (гүдгэр-гүдгэр).
Гүдгэр шилэн элементүүд
Линз болон барилгын физикийг ойлгохын тулдНимгэн дүрсний линз, энэ оптик объектын үндсэн элементүүдийг мэдэх шаардлагатай. Тэднийг жагсаацгаая:
- Оптик төв (O) нь гэрлийн хугаралгүйгээр дамжин өнгөрөх цэг юм.
- Үндсэн тэнхлэг нь оптик төв ба гол фокусын цэгийг дайран өнгөрдөг шулуун шугам юм.
- Гол буюу гол фокус (F) нь гэрлийн туяа эсвэл тэдгээрийн өргөтгөл нь үндсэн тэнхлэгтэйгээ параллель оптик шилэн дээр унасан тохиолдолд дамжин өнгөрөх цэг юм.
- Туслах тэнхлэг - оптик төвийг дайран өнгөрөх дурын шулуун шугам.
- Муруйлтын радиус нь линзийг бүрдүүлж буй бөмбөрцгийн R1 ба R2 гэсэн хоёр радиус юм.
- Муруйлтын төвүүд - Оптик шилний гадаргууг бүрдүүлдэг C1 ба C2 гэсэн хоёр бөмбөрцгийн төвүүд.
- Фокусын урт (f) - фокусын цэг ба оптик төвийн хоорондох зай. (f) утгын өөр нэг тодорхойлолт байдаг: энэ нь оптик линзний төвөөс дүрс хүртэлх зай бөгөөд энэ нь хязгааргүй алслагдсан объектыг өгдөг.
Оптик шинж чанар
Энгийн гүдгэр шил эсвэл бие даасан линзний цуглуулга бүхий нарийн төвөгтэй оптик систем аль нь ч бай, тэдгээрийн оптик шинж чанар нь фокусын урт ба фокусын урт ба линзний диаметрийн хоорондын хамаарлаас хамаардаг.
Фокусын уртыг хоёр аргаар хэмждэг:
- 10см, 1м гэх мэт хэвийн зайн нэгжээр.
- Диоптерт энэ нь метрээр хэмжигддэг фокусын урттай урвуу пропорциональ утга юм.
Жишээ нь, 1 диоптерийн чадалтай оптик шилний фокусын урт 1 м байхад 2 диоптрийн чадалтай линзний фокусын урт ердөө 0.5 м байна.
Линзний голч ба фокусын урттай хамаарал нь оптик шилний гэрлийг цуглуулах чадвар эсвэл түүний гэрлийн гаралтыг тодорхойлдог.
Линзээр дамжин өнгөрөх цацрагийн шинж чанарууд
Сургуулийн 8-р ангийн хувьд нимгэн линзээр дүрс бүтээх нь физикийн чухал сэдвүүдийн нэг юм. Эдгээр зургийг хэрхэн бүтээхийг сурахын тулд та зөвхөн үндсэн ойлголт, элементүүдийг төдийгүй оптик идэвхтэй объектоор дамжин өнгөрөх зарим цацрагийн шинж чанарыг мэдэх хэрэгтэй:
- Үндсэн тэнхлэгтэй параллель өнгөрч буй аливаа туяа нь фокусыг дамжин өнгөрөх (нэгж буй линзийн хувьд), эсвэл түүний төсөөллийн үргэлжлэл нь фокусыг дамжин өнгөрөх (нэгж байгаа тохиолдолд) ийм байдлаар хугардаг. ялгаатай).
- Фокусыг дайран өнгөрч буй цацраг хугарсан тул үндсэн тэнхлэгтэй зэрэгцээ хөдөлгөөнөө үргэлжлүүлнэ. Дивизийн линзний хувьд түүн дээр туссан цацрагийн үргэлжлэл нь оптик объектын нөгөө талд байрлах фокусаар дамждаг бол энэ дүрэм хүчинтэй гэдгийг анхаарна уу.
- Линзний төвөөр дамжин өнгөрч буй аливаа гэрлийн туяа хугардаггүй бөгөөд чиглэлээ өөрчилдөггүй.
Нимгэн линзээр зураг бүтээх онцлог
Хэдийгээр оптикийг цуглуулж, тарааж байнаНүдний шил нь ижил төстэй шинж чанартай байдаг тул тэдгээрийн доторх зургийн бүтэц нь өөрийн гэсэн шинж чанартай байдаг.
Зураг бүтээхдээ нимгэн линзний томъёо нь:
1/f=1/do+1/di, дo ба di нь оптик төвөөс объект болон түүний дүрс хүртэлх зай юм.
Фокусын урт (f) нь нийлж байгаа линзний хувьд эерэг, салангид байгаа линзний хувьд сөрөг гэдгийг анхаарна уу.
Цуглуулагч оптик шилээр дамжин өнгөрөх цацрагийн дээрх шинж чанарыг ашигласнаар дараах үр дүнд хүрнэ:
- Хэрэв объект нь 2f-ээс дээш зайд байрласан бол тухайн объектоос жижиг хэмжээтэй бодит дүрс гарч ирнэ. Бид үүнийг доош нь хардаг.
- Линзээс 2f-ийн зайд байрлуулсан объектын үр дүнд тухайн объекттой ижил хэмжээтэй бодит урвуу дүрс гарч ирнэ.
- Хэрэв объект f-ээс их, харин 2f-ээс бага зайд байвал түүний урвуу болон томруулсан бодит дүрсийг авна.
- Хэрэв объект фокусын цэг дээр байгаа бол оптик шилээр дамжин өнгөрөх туяа параллель болж, дүрс байхгүй гэсэн үг.
- Хэрэв объект нэг фокусын уртаас ойр байвал түүний дүрс нь төсөөлөлтэй, шууд бөгөөд тухайн объектоос том хэмжээтэй болж хувирна.
Нэгж буй болон салангид линзээр дамжин өнгөрөх цацрагийн шинж чанарууд ижил төстэй байдаг тул ийм төрлийн нимгэн линзээр өгөгдсөн зургийг бүтээхдээ ижил дүрмийн дагуу гүйцэтгэдэг.
Зурагянз бүрийн тохиолдлуудад зориулсан зураг
Зураг дээр нийлдэг линзийг төгсгөлд нь гадагш чиглэсэн сумтай шугамаар, харин салж буй линзийг дотогшоо чиглэсэн төгсгөлд нь сумтай шугамаар зааж өгсөн болно. бие биедээ.
Өмнөх догол мөрөнд авч үзсэн нимгэн линзээр зураг бүтээх зургийн өөр өөр хувилбаруудыг доорх зурагт үзүүлэв.
Зургаас харахад бүх зургийг (ямар ч төрлийн оптик шил болон тэдгээртэй холбоотой объектын байршлын хувьд) хоёр цацраг дээр бүтээгдсэн болно. Нэг нь үндсэн тэнхлэгт параллель чиглэсэн, нөгөө нь оптик төвөөр дамждаг. Линзээр дамжсаны дараа тэдний зан байдал мэдэгдэж байгаа тул эдгээр цацрагийг ашиглах нь тохиромжтой. Мөн объектын доод ирмэг (энэ тохиолдолд улаан сум) нь үндсэн оптик тэнхлэгт байрладаг тул зөвхөн объектын дээд цэгийн дүрсийг бүтээхэд хангалттай гэдгийг анхаарна уу. Хэрэв объект (улаан сум) оптик шилтэй харьцуулахад дур зоргоороо байрласан бол түүний дээд ба доод хэсгийн зургийг бие даан бүтээх шаардлагатай.
Хоёр цацраг нь ямар ч зураг бүтээхэд хангалттай. Хэрэв үр дүнгийн талаар тодорхойгүй байгаа бол гурав дахь цацрагийг ашиглан шалгаж болно. Энэ нь фокусаар (нэгж буй линзний урд ба салангид линзний ард) чиглэгдэх ёстой, дараа нь оптик шилээр дамжин өнгөрч, доторх хугарлын дараа цацраг нь үндсэн оптик тэнхлэгтэй параллель байх болно. Нимгэн линз дээр дүрс бүтээх асуудал шийдэгдсэн болбаруун, дараа нь хоёр гол цацрагийн огтлолцох цэгийг дайран өнгөрнө.
Оптик объектыг үйлдвэрлэх үйл явц
Ихэнх линз нь оптик линз гэж нэрлэгддэг тусгай төрлийн шилээр хийгдсэн байдаг. Ийм шилэнд дотоод ачаалал, агаарын бөмбөлөг болон бусад согог байхгүй.
Линз хийх үйл явц хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг. Нэгдүгээрт, хүссэн хэлбэрийн хотгор эсвэл гүдгэр объектыг тохирох металл хэрэгслийг ашиглан оптик шилэн блокоос хайчилж авдаг. Дараа нь давирхайг ашиглан өнгөлнө. Эцсийн шатанд таталцлын төв нь оптик төвтэй яг таарч байхаар зүлгүүрийн багаж ашиглан оптик шилний хэмжээг өөрчилдөг.
Төрөл бүрийн хуванцарыг олж авах, боловсруулах технологи хөгжихийн хэрээр линзийг тунгалаг хуванцараар хийх нь ихсэж байгаа бөгөөд энэ нь шилэн загвараас хямд, хөнгөн, хэврэг биш юм.
Хэрэглэх талбар
Оптик шилийг харааны янз бүрийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг. Үүний тулд хуванцар контакт линз болон шилэн (нүдний шилтэй) хоёуланг нь ашигладаг.
Үүнээс гадна оптик шилийг гэрэл зургийн камер, микроскоп, дуран болон бусад оптик хэрэгсэлд ашигладаг. Тэд линзний бүхэл бүтэн системийг ашигладаг. Жишээлбэл, хоёр оптик шилнээс бүрдэх хамгийн энгийн микроскопын хувьд эхнийх нь объектын бодит дүр төрхийг бүрдүүлдэг.хоёр дахь нь түүний зургийг томруулахад ашиглагддаг. Тиймээс хоёр дахь шил нь нимгэн линзээр зураг бүтээх дүрмийн дагуу эхнийхээс зохих зайд байрладаг.
