SOCZEWKA ZBIEŻNA: CHARAKTERYSTYKA, RODZAJE I ROZWIĄZANE ĆWICZENIE - FIZYCZNY - 2025

W zbiegające się soczewek są te, cieńszy na krawędziach, które są grubsze w jego centralnej części. W konsekwencji skupiają (zbiegają) promienie światła padające na nie równolegle do głównej osi w jednym punkcie. Ten punkt nazywany jest ogniskiem lub ogniskiem obrazu i jest reprezentowany przez literę F. Soczewki zbieżne lub dodatnie tworzą tak zwane rzeczywiste obrazy obiektów.

Typowym przykładem soczewki skupiającej jest szkło powiększające. Jednak często spotyka się tego typu soczewki w znacznie bardziej złożonych urządzeniach, takich jak mikroskopy czy teleskopy. W rzeczywistości podstawowy mikroskop złożony składa się z dwóch soczewek zbieżnych o małej ogniskowej. Te soczewki nazywane są obiektywami i okularami.

Szkło powiększające, soczewka skupiająca.

Soczewki zbieżne są używane w optyce do różnych zastosowań, chociaż chyba najbardziej znaną jest korekcja wad wzroku. Dlatego są wskazane do leczenia nadwzroczności, prezbiopii, a także niektórych typów astygmatyzmu, takich jak astygmatyzm nadwzroczny.

cechy

Obiektyw zbieżny. Chetvorno

Soczewki zbieżne mają szereg cech, które je definiują. W każdym razie chyba najważniejsza jest ta, którą już posunęliśmy do przodu w jej definicji. Zatem soczewki zbieżne charakteryzują się odchylaniem przez ognisko każdego padającego na nie promienia w kierunku równoległym do głównej osi.

Co więcej, na zasadzie wzajemności, każdy padający promień, który przechodzi przez ognisko, jest załamywany równolegle do osi optycznej soczewki.

Zbieżne elementy soczewki

Do jego badań ważne jest, aby wiedzieć, jakie elementy składają się na soczewki w ogóle, a soczewki zbieżne w szczególności.

Ogólnie nazywa się to optycznym środkiem soczewki do punktu, w którym każdy promień, który przez niego przechodzi, nie podlega żadnemu odchyleniu.

Główną osią jest linia łącząca centrum optyczne, a ognisko główne, które już skomentowaliśmy, jest reprezentowane przez literę F.

Główny punkt skupienia to punkt, w którym wszystkie promienie padające na soczewkę są równoległe do głównej osi.

Ogniskowa to odległość między centrum optycznym a ogniskiem.

Środki krzywizny definiuje się jako środki kulek tworzących soczewkę; Promienie krzywizny to promienie sfer, z których powstaje soczewka.

I wreszcie płaszczyzna środkowa soczewki nazywana jest płaszczyzną optyczną.

Tworzenie obrazu w soczewkach zbieżnych

Aby utworzyć obrazy w soczewkach zbieżnych, należy wziąć pod uwagę szereg podstawowych zasad, które wyjaśniono poniżej.

Jeżeli wiązka uderza w soczewkę równolegle do osi, to wychodząca wiązka zbiega się w ognisku obrazu. I odwrotnie, jeśli padający promień przechodzi przez ognisko obiektu, pojawia się w kierunku równoległym do osi. Wreszcie promienie, które przechodzą przez centrum optyczne, są załamywane bez jakiegokolwiek odchylenia.

W konsekwencji w soczewce skupiającej mogą wystąpić następujące sytuacje:

- że obiekt znajduje się w stosunku do płaszczyzny optycznej w odległości większej niż dwukrotność ogniskowej. W takim przypadku wytworzony obraz jest rzeczywisty, odwrócony i mniejszy niż obiekt.

- że obiekt znajduje się w odległości od płaszczyzny optycznej równej dwukrotności ogniskowej. Kiedy tak się dzieje, uzyskany obraz jest rzeczywistym obrazem, odwrócony i ma ten sam rozmiar co obiekt.

- że obiekt znajduje się w odległości od płaszczyzny optycznej od jednej do dwóch wartości ogniskowej. Następnie tworzony jest obraz, który jest rzeczywisty, odwrócony i większy niż oryginalny obiekt.

- że obiekt znajduje się w odległości od płaszczyzny optycznej mniejszej niż ogniskowa. W takim przypadku obraz będzie wirtualny, bezpośredni i większy niż obiekt.

Rodzaje soczewek zbieżnych

Istnieją trzy różne typy soczewek zbieżnych: soczewki dwuwypukłe, soczewki płasko-wypukłe i soczewki wklęsło-wypukłe.

Soczewki dwuwypukłe, jak sama nazwa wskazuje, składają się z dwóch wypukłych powierzchni. Tymczasem płasko-wypukłe powierzchnie mają płaską i wypukłą powierzchnię. I wreszcie soczewki wypukłe wklęsłe składają się z lekko wklęsłej i wypukłej powierzchni.

Różnica w przypadku rozbieżnych soczewek

Obiektyw zbieżny. Fir0002 (dyskusja) (przesłane)

Z drugiej strony soczewki rozbieżne różnią się od soczewek zbieżnych tym, że grubość zmniejsza się od krawędzi do środka. Zatem w przeciwieństwie do tego, co stało się z soczewkami zbieżnymi, w tego typu soczewkach promienie świetlne padające równolegle do osi głównej są oddzielane. W ten sposób tworzą tak zwane wirtualne obrazy obiektów.

W optyce soczewki rozbieżne lub ujemne, jak są również znane, są używane głównie do korekcji krótkowzroczności.

Równania Gaussa cienkich soczewek i powiększenia soczewki

Ogólnie rzecz biorąc, badane typy soczewek to tak zwane cienkie soczewki. Są one zdefiniowane jako te, które mają niewielką grubość w porównaniu z promieniami krzywizny powierzchni, które je ograniczają.

Ten typ soczewki można badać za pomocą równania Gaussa i równania, które pozwala określić powiększenie soczewki.

Równanie Gaussa

Równanie Gaussa dla cienkich soczewek służy do rozwiązywania wielu podstawowych problemów optycznych. Stąd jego wielkie znaczenie. Jej wyraz jest następujący:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Gdzie 1 / f to tak zwana moc soczewki, a f to ogniskowa lub odległość od środka optycznego do ogniska F. Jednostką miary mocy obiektywu jest dioptria (D), gdzie 1 D = 1 m ^-1 . Z kolei p i q to odpowiednio odległość, w jakiej znajduje się obiekt i odległość, z której obserwuje się jego obraz.

Powiększenie soczewki

Boczne powiększenie cienkiej soczewki uzyskuje się za pomocą następującego wyrażenia:

M = - q / p

Gdzie M to powiększenie. Z wartości wzrostu można wywnioskować szereg konsekwencji:

Jeśli -M-> 1, rozmiar obrazu jest większy niż obiekt

Jeśli -M- <1, rozmiar obrazu jest mniejszy niż rozmiar obiektu

Jeśli M> 0, obraz jest po prawej i po tej samej stronie soczewki co obiekt (obraz wirtualny)

Jeśli M <0, obraz jest odwrócony i po przeciwnej stronie obiektu (obraz rzeczywisty)

Ćwiczenie rozwiązane

Korpus znajduje się w odległości jednego metra od soczewki skupiającej, która ma ogniskową 0,5 metra. Jak będzie wyglądał obraz ciała? Jak daleko to będzie?

Mamy następujące dane: p = 1 m; f = 0,5 m.

Wstawiamy te wartości do równania Gaussa dla cienkich soczewek:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Pozostaje:

1 / 0,5 = 1 + 1 / q; 2 = 1 + 1 / q

Wyodrębniamy 1 / q

1 / q = 1

Aby następnie wyczyścić q i uzyskać:

q = 1

Stąd w równaniu na powiększenie soczewki podstawiamy:

M = - q / p = -1 / 1 = -1

Dlatego obraz jest rzeczywisty, ponieważ q> 0, odwrócony, ponieważ M <0 i ma taką samą wielkość, ponieważ wartość bezwzględna M wynosi 1. Wreszcie obraz znajduje się jeden metr od ogniska.

Bibliografia

1. Światło (nd). Na Wikipedii. Pobrane 18 marca 2019 r. Z es.wikipedia.org.
2. Lekner, John (1987). Teoria odbicia fal elektromagnetycznych i cząstek. Skoczek.
3. Światło (nd). W Wikipedii. Pobrane 20 marca 2019 r.Z en.wikipedia.org.
4. Obiektyw (nd). Na Wikipedii. Pobrane 17 marca 2019 r. Z es.wikipedia.org.
5. Obiektyw (optyka). W Wikipedii. Pobrane 19 marca 2019 r. Z en.wikipedia.org.
6. Hecht, Eugene (2002). Optyka (4 wyd.). Addison Wesley.
7. Tipler, Paul Allen (1994). Fizyczny. Wydanie trzecie. Barcelona: Odwróciłem się.