เลนส์: ประเภทของเลนส์ (ฟิสิกส์) ประเภทการสะสม เลนส์สายตา การแยกเลนส์ จะทราบชนิดของเลนส์ได้อย่างไร? เลนส์มาบรรจบ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับมันบ้าง เลนส์นูนและเว้าฟิสิกส์

1) รูปภาพสามารถเป็นได้ จินตภาพหรือ จริง. หากภาพถูกสร้างขึ้นโดยรังสีเอง (เช่นพลังงานแสงเข้าสู่จุดที่กำหนด) มันก็เป็นจริง แต่ถ้าไม่ใช่โดยรังสีเอง แต่ด้วยความต่อเนื่องของพวกมัน พวกเขาก็บอกว่าภาพนั้นเป็นเพียงจินตนาการ (พลังงานแสงเกิดขึ้นจากรังสีนั้นเอง) มาไม่ถึงจุดที่กำหนด)

2) หากด้านบนและด้านล่างของรูปภาพอยู่ในทิศทางเดียวกันกับวัตถุ รูปภาพนั้นจะถูกเรียก โดยตรง. ถ้าภาพกลับหัวก็เรียกว่า ย้อนกลับ (คว่ำ).

3) รูปภาพมีลักษณะเป็นขนาดที่ได้รับ: ขยาย, ลดขนาด, เท่ากัน

ภาพในกระจกเครื่องบิน

ภาพในกระจกระนาบเป็นภาพเสมือน เป็นเส้นตรง มีขนาดเท่ากันกับวัตถุ และตั้งอยู่ในระยะห่างด้านหลังกระจกเท่ากันกับที่วัตถุตั้งอยู่หน้ากระจก

เลนส์

เลนส์เป็นตัวเลนส์โปร่งใสล้อมรอบด้วยพื้นผิวโค้งทั้งสองด้าน

เลนส์มีหกประเภท

การรวบรวม: 1 - สองด้าน, 2 - นูนแบน, 3 - นูนเว้า การกระเจิง: 4 - เว้าสองแฉก; 5 - เว้าแบน; 6 - เว้านูน

เลนส์มาบรรจบกัน

แยกเลนส์

ลักษณะของเลนส์

เอ็นเอ็น- แกนแสงหลักเป็นเส้นตรงที่ผ่านจุดศูนย์กลางของพื้นผิวทรงกลมที่กั้นเลนส์

โอ- จุดศูนย์กลางแสง - จุดที่เลนส์นูนสองด้านหรือนูนสองด้าน (ที่มีรัศมีพื้นผิวเท่ากัน) อยู่บนแกนแสงภายในเลนส์ (ที่กึ่งกลาง)

เอฟ- จุดสนใจหลักของเลนส์คือจุดที่ลำแสงถูกรวบรวมซึ่งแพร่กระจายขนานกับแกนแสงหลัก

ของ- ความยาวโฟกัส;

เอ็น"เอ็น"- แกนทุติยภูมิของเลนส์

เอฟ"- โฟกัสด้านข้าง

ระนาบโฟกัส - ระนาบที่ผ่านโฟกัสหลักที่ตั้งฉากกับแกนลำแสงหลัก

เส้นทางของรังสีในเลนส์

รังสีที่ผ่านศูนย์กลางแสงของเลนส์ (O) จะไม่มีการหักเหของแสง

รังสีที่ขนานกับแกนลำแสงหลักจะผ่านโฟกัสหลัก (F) หลังจากการหักเห

รังสีที่ผ่านโฟกัสหลัก (F) หลังจากการหักเหจะขนานกับแกนลำแสงหลัก

ลำแสงที่ทำงานขนานกับแกนลำแสงทุติยภูมิ (N"N") จะผ่านโฟกัสทุติยภูมิ (F")

สูตรเลนส์.

เมื่อใช้สูตรเลนส์คุณควรใช้กฎสัญญาณอย่างถูกต้อง: +เอฟ- เลนส์มาบรรจบกัน -ฟ- แยกเลนส์ +ง- หัวเรื่องถูกต้อง -d- วัตถุจินตภาพ +ฉ- ภาพของวัตถุนั้นเป็นของจริง -ฉ- ภาพของวัตถุนั้นเป็นจินตภาพ

ส่วนกลับของทางยาวโฟกัสของเลนส์เรียกว่า พลังงานแสง.

กำลังขยายตามขวาง- อัตราส่วนของขนาดเชิงเส้นของภาพต่อขนาดเชิงเส้นของวัตถุ

อุปกรณ์ออพติคอลสมัยใหม่ใช้ระบบเลนส์เพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพ กำลังแสงของระบบเลนส์ที่นำมารวมกันจะเท่ากับผลรวมของกำลังแสงของเลนส์เหล่านั้น

1 - กระจกตา; 2 - ม่านตา; 3 - tunica albuginea (ตาขาว); 4 - คอรอยด์; 5 - ชั้นเม็ดสี; 6 - จุดสีเหลือง; 7 - เส้นประสาทตา; 8 - จอประสาทตา; 9 - กล้ามเนื้อ; 10 - เอ็นเลนส์; 11 - เลนส์; 12 - นักเรียน

เลนส์มีลักษณะคล้ายเลนส์และปรับการมองเห็นของเราให้อยู่ในระยะที่ต่างกัน ในระบบการมองเห็นของดวงตา เรียกว่า การโฟกัสภาพไปที่เรตินา ที่พัก. ในมนุษย์ ที่พักเกิดขึ้นเนื่องจากการนูนของเลนส์เพิ่มขึ้น ซึ่งดำเนินการโดยใช้กล้ามเนื้อ สิ่งนี้จะเปลี่ยนพลังแสงของดวงตา

ภาพของวัตถุที่ตกลงบนเรตินาของดวงตานั้นเป็นจริง ลดลง และกลับด้าน

ระยะทาง วิสัยทัศน์ที่ดีที่สุดควรอยู่ที่ประมาณ 25 ซม. และระยะการมองเห็น (จุดที่ไกล) อยู่ที่ระยะอนันต์

สายตาสั้น (สายตาสั้น)- ความบกพร่องทางการมองเห็นซึ่งตามองเห็นไม่ชัดและภาพถูกโฟกัสไปที่หน้าเรตินา

สายตายาว (สายตายาว)- ความบกพร่องในการมองเห็นซึ่งภาพถูกโฟกัสไปด้านหลังเรตินา

เลนส์ธรรมดามีสองประเภทที่แตกต่างกัน: บวกและลบ ทั้งสองประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าการบรรจบกันและการแยกออก เนื่องจากเลนส์เชิงบวกจะรวบรวมแสงและสร้างภาพของแหล่งกำเนิด ในขณะที่เลนส์เชิงลบจะกระจายแสง

ลักษณะของเลนส์ธรรมดา

ขึ้นอยู่กับรูปแบบที่มีอยู่ การรวบรวม(เชิงบวก) และ กระเจิง(เชิงลบ) เลนส์ กลุ่มเลนส์สะสมมักประกอบด้วยเลนส์ที่มีขอบตรงกลางหนากว่าขอบ และกลุ่มเลนส์ที่แยกออกได้แก่ เลนส์ที่มีขอบหนากว่าตรงกลาง ควรสังเกตว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อดัชนีการหักเหของวัสดุเลนส์มากกว่าดัชนีการหักเหของแสงโดยรอบ หากดัชนีการหักเหของเลนส์ต่ำกว่า สถานการณ์จะกลับกัน ตัวอย่างเช่น ฟองอากาศในน้ำคือเลนส์ที่แยกออกเป็นสองนูน

โดยทั่วไปแล้ว เลนส์จะมีลักษณะเฉพาะด้วยกำลังแสง (วัดเป็นไดออปเตอร์) หรือทางยาวโฟกัส

ในการสร้างอุปกรณ์ออพติคอลที่มีความคลาดเคลื่อนทางแสงที่ถูกต้อง (โดยหลักคือสีที่เกิดจากการกระจายตัวของแสง - อะโครมาและอะโครมาติก) คุณสมบัติอื่น ๆ ของเลนส์และวัสดุก็มีความสำคัญเช่นกัน เช่น ดัชนีการหักเหของแสง ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายตัว การส่งผ่านของวัสดุในออปติคัลที่เลือก พิสัย.

บางครั้งเลนส์/ระบบออพติคอลของเลนส์ (ตัวหักเห) ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีดัชนีการหักเหของแสงค่อนข้างสูง (ดูกล้องจุลทรรศน์แบบจุ่ม ของเหลวแบบจุ่ม)

ประเภทของเลนส์: การรวบรวม: 1 - biconvex 2 - plano-convex 3 - เว้า-นูน (วงเดือนบวก (นูน)) กระจัดกระจาย: 4 - biconcave 5 - เว้าแบน 6 - นูน-เว้า (วงเดือนลบ (เว้า))

การใช้เลนส์เปลี่ยนรูปร่างของหน้าคลื่น ตรงนี้ คลื่นระนาบจะกลายเป็นทรงกลมเมื่อผ่านเลนส์

เลนส์นูน-เว้า เรียกว่า วงเดือนและสามารถเป็นแบบรวม (ข้นไปทางตรงกลาง) กระจาย (หนาไปทางขอบ) หรือแบบยืดไสลด์ (ทางยาวโฟกัสเป็นอนันต์) ตัวอย่างเช่น เลนส์แว่นตาสำหรับสายตาสั้นตามกฎแล้ว มักเป็นเลนส์ลบ

ตรงกันข้ามกับความเข้าใจผิดที่เป็นที่นิยม กำลังแสงของวงเดือนที่มีรัศมีเท่ากันนั้นไม่ใช่ศูนย์ แต่เป็นค่าบวก และขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของกระจกและความหนาของเลนส์ วงเดือนซึ่งเป็นศูนย์กลางของความโค้งของพื้นผิวซึ่งอยู่ที่จุดหนึ่งเรียกว่าเลนส์ที่มีศูนย์กลางร่วมกัน (กำลังแสงจะเป็นลบเสมอ)

คุณสมบัติที่โดดเด่นของเลนส์สะสมคือความสามารถในการรวบรวมรังสีที่ตกกระทบบนพื้นผิว ณ จุดหนึ่งซึ่งอยู่อีกด้านหนึ่งของเลนส์

องค์ประกอบหลักของเลนส์: NN - แกนแสง - เส้นตรงที่ผ่านจุดศูนย์กลางของพื้นผิวทรงกลมที่คั่นเลนส์ O - ศูนย์กลางออปติคัล - จุดที่สำหรับเลนส์ที่มีเหลี่ยมเหลี่ยมหรือเหลี่ยมสองด้าน (ที่มีรัศมีพื้นผิวเท่ากัน) จะอยู่บนแกนแสงภายในเลนส์ (ที่กึ่งกลาง) บันทึก. เส้นทางของรังสีจะแสดงในเลนส์ในอุดมคติ (บาง) โดยไม่บ่งชี้ถึงการหักเหของแสงที่ส่วนต่อประสานที่แท้จริง นอกจากนี้ ยังมีการแสดงภาพเลนส์นูนสองด้านที่ค่อนข้างเกินจริงอีกด้วย

หากวางจุดส่องสว่าง S ไว้ที่ระยะห่างหนึ่งหน้าเลนส์รวบรวม รังสีที่ส่องไปตามแกนจะผ่านเลนส์โดยไม่หักเห และรังสีที่ไม่ผ่านจุดศูนย์กลางจะหักเหไปทาง แกนแสงและตัดกันที่จุด F บางจุด ซึ่ง และ จะเป็นภาพของจุด S จุดนี้เรียกว่าโฟกัสคอนจูเกต หรือเรียกง่ายๆ ก็คือ จุดสนใจ.

หากแสงตกบนเลนส์จากแหล่งกำเนิดที่อยู่ไกลมาก รังสีนั้นสามารถแสดงได้ว่ามาในลำแสงคู่ขนาน จากนั้นเมื่อออกไปแล้ว รังสีจะหักเหในมุมที่กว้างกว่า และจุด F จะเคลื่อนที่บนแกนลำแสงใกล้กับแกนแสงมากขึ้น เลนส์ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้จะเรียกว่าจุดตัดของรังสีที่โผล่ออกมาจากเลนส์ จุดสนใจ F’ และระยะห่างจากศูนย์กลางเลนส์ถึงโฟกัสคือทางยาวโฟกัส

รังสีที่ตกกระทบบนเลนส์ที่แยกออกไปจะหักเหไปทางขอบของเลนส์เมื่อออกจากเลนส์ กล่าวคือ กระจัดกระจาย หากรังสีเหล่านี้ต่อเนื่องในทิศทางตรงกันข้ามดังแสดงในรูปด้วยเส้นประ แล้วรังสีเหล่านี้จะมาบรรจบกันที่จุดหนึ่ง F ซึ่งจะเป็น จุดสนใจเลนส์นี้ เคล็ดลับนี้จะ จินตภาพ.

การโฟกัสในจินตนาการของเลนส์ที่แยกออก

สิ่งที่กล่าวไว้เกี่ยวกับการโฟกัสบนแกนออพติคอลนั้นใช้ได้กับกรณีเหล่านั้นเช่นกัน เมื่อภาพของจุดหนึ่งอยู่บนเส้นเอียงที่ผ่านศูนย์กลางของเลนส์ในมุมหนึ่งไปยังแกนออพติคอล เรียกว่าระนาบตั้งฉากกับแกนแสงซึ่งอยู่ที่โฟกัสของเลนส์ ระนาบโฟกัส.

เลนส์รวมสามารถมุ่งตรงไปยังวัตถุจากด้านใดด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นผลให้รังสีที่ผ่านเลนส์สามารถรวบรวมได้จากทั้งด้านหนึ่งและอีกด้านหนึ่ง ดังนั้น เลนส์จึงมีโฟกัสสองแบบ - ด้านหน้าและ หลัง. โดยจะอยู่บนแกนออพติคอลทั้งสองด้านของเลนส์ที่ทางยาวโฟกัสจากจุดหลักของเลนส์

ก) ประเภทของเลนส์.

เลนส์สายตาที่มีความหนาตรงกลางมากกว่าที่ขอบเรียกว่าเลนส์มาบรรจบกัน ในทางตรงกันข้าม หากขอบหนากว่าตรงกลาง เลนส์ก็จะทำหน้าที่ดังกล่าว

กระเจิง ตามรูปร่างหน้าตัดพวกมันมีความโดดเด่น: เลนส์รวบรวมสองด้าน, พลาโน - นูน, เว้า - นูน; เลนส์เว้าสองแฉก, เลนส์เว้าแบน, เลนส์เว้านูน

ในการประมาณครั้งแรก เลนส์บางถือได้ว่าเป็นปริซึมบางพับสองเท่า (รูปที่ 217, 218) สามารถติดตามเส้นทางของรังสีได้บนเด็กซน Hartl

เลนส์มาบรรจบกันรวมรังสีคู่ขนานไว้ที่จุดหนึ่งด้านหลังเลนส์ ที่โฟกัส (รูปที่ 219)

แยกเลนส์เปลี่ยนลำแสงคู่ขนานให้เป็นลำแสงแยกจากกัน ซึ่งดูเหมือนจะหลุดโฟกัส (รูปที่ 220)

ที่สุด แอปพลิเคชันที่สำคัญการหักเหของแสงคือการใช้เลนส์ซึ่งมักทำจากแก้ว ในภาพคุณสามารถเห็นภาพตัดขวางของเลนส์ต่างๆ เลนส์เรียกว่าวัตถุโปร่งใสล้อมรอบด้วยพื้นผิวทรงกลมหรือทรงกลมแบนเลนส์ใดๆ ที่อยู่ตรงกลางจะบางกว่าที่ขอบก็จะเป็นเช่นนั้น แยกเลนส์และในทางกลับกัน: เลนส์ใดๆ ก็ตามที่มีความหนาตรงกลางมากกว่าที่ขอบ กำลังรวบรวมเลนส์

เพื่อความกระจ่าง โปรดดูภาพวาด ทางด้านซ้ายแสดงให้เห็นว่ารังสีเคลื่อนที่ขนานกับแกนแสงหลักของเลนส์รวบรวมหลังจากนั้น "มาบรรจบกัน" ผ่านจุด F - ถูกต้อง เน้นหลักสำคัญกำลังรวบรวมเลนส์ทางด้านขวาจะแสดงเส้นทางของรังสีแสงผ่านเลนส์ที่แยกออกไปขนานกับแกนลำแสงหลัก รังสีที่อยู่หลังเลนส์จะ “แยกออก” และดูเหมือนจะเล็ดลอดออกมาจากจุด F’ เรียกว่า จินตภาพ เน้นหลักสำคัญแยกเลนส์มันไม่จริง แต่เป็นจินตนาการเพราะรังสีของแสงไม่ผ่านมัน มีเพียงความต่อเนื่องในจินตนาการ (จินตภาพ) เท่านั้นที่ตัดกันที่นั่น

ในฟิสิกส์ของโรงเรียนมีเพียงสิ่งที่เรียกว่า เลนส์บาง,ซึ่งโดยไม่คำนึงถึงความสมมาตร "ในหน้าตัด" มักจะมีอยู่เสมอ โฟกัสหลักสองจุดซึ่งอยู่ห่างจากเลนส์เท่ากันหากรังสีมุ่งตรงไปที่มุมกับแกนแสงหลัก เราจะพบจุดโฟกัสอื่นๆ มากมายที่เลนส์ที่มาบรรจบกันและ/หรือเลนส์ที่แยกออก เหล่านี้, เทคนิคด้านข้างจะอยู่ห่างจากแกนลำแสงหลัก แต่ยังคงเป็นคู่ที่ระยะห่างจากเลนส์เท่ากัน

เลนส์ไม่เพียงแต่สามารถรวบรวมหรือกระจายรังสีเท่านั้น เมื่อใช้เลนส์ คุณสามารถรับภาพวัตถุที่ขยายและย่อขนาดได้ตัวอย่างเช่น ต้องขอบคุณเลนส์ที่มาบรรจบกัน ทำให้ได้ภาพตุ๊กตาทองคำที่ขยายและกลับด้านบนหน้าจอ (ดูรูป)

การทดลองแสดงภาพที่ชัดเจนปรากฏขึ้น หากวัตถุ เลนส์ และหน้าจออยู่ห่างจากกันรูปภาพสามารถกลับด้านหรือตั้งตรง ขยายหรือย่อ รูปภาพจริงหรือจินตภาพ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรูปภาพเหล่านั้น

สถานการณ์ที่ระยะห่าง d จากวัตถุถึงเลนส์มากกว่าทางยาวโฟกัส F แต่น้อยกว่าสองเท่าของทางยาวโฟกัส 2F มีอธิบายไว้ในแถวที่สองของตาราง นี่คือสิ่งที่เราเห็นจากตุ๊กตา: ภาพของมันเป็นของจริง กลับด้าน และขยายใหญ่ขึ้น

หากภาพถูกต้องก็สามารถฉายภาพลงจอได้ในกรณีนี้ภาพจะมองเห็นได้จากทุกที่ในห้องที่มองเห็นหน้าจอได้ หากภาพนั้นเป็นภาพเสมือนจริง ก็จะไม่สามารถฉายภาพลงบนหน้าจอได้ แต่จะมองเห็นได้ด้วยตาเท่านั้น โดยจัดตำแหน่งภาพในลักษณะใดลักษณะหนึ่งโดยสัมพันธ์กับเลนส์ (คุณต้องมอง "เข้าไปในภาพ")

การทดลองแสดงให้เห็นว่า เลนส์ที่แยกออกจะสร้างภาพเสมือนโดยตรงที่ลดลงที่ระยะห่างจากวัตถุถึงเลนส์

เลนส์เรียกว่าวัตถุโปร่งใสล้อมรอบด้วยโค้งสองอัน (ส่วนใหญ่มักเป็นทรงกลม) หรือพื้นผิวโค้งและแบน เลนส์แบ่งออกเป็นนูนและเว้า

เลนส์ที่มีตรงกลางหนากว่าขอบเรียกว่าเลนส์นูน เลนส์ที่มีตรงกลางบางกว่าขอบเรียกว่าเลนส์เว้า

หากดัชนีการหักเหของเลนส์มากกว่าดัชนีการหักเหของแสง สิ่งแวดล้อมจากนั้นในเลนส์นูน ลำแสงรังสีคู่ขนานหลังจากการหักเหของแสงจะเปลี่ยนเป็นลำแสงที่มาบรรจบกัน เลนส์ดังกล่าวเรียกว่า การรวบรวม(รูปที่ 89, ก) หากลำแสงคู่ขนานในเลนส์ถูกแปลงเป็นลำแสงที่แตกต่าง เลนส์เหล่านี้ เรียกว่าการกระเจิง(รูปที่ 89,ข) เลนส์เว้าที่ได้ สภาพแวดล้อมภายนอกทำหน้าที่กระจายอากาศ

O 1, O 2 - จุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของพื้นผิวทรงกลมที่จำกัดเลนส์ ตรง โอ 1 โอ 2การเชื่อมต่อจุดศูนย์กลางของพื้นผิวทรงกลมเหล่านี้เรียกว่าแกนแสงหลัก โดยปกติเราจะพิจารณาเลนส์บางที่มีความหนาน้อยเมื่อเทียบกับรัศมีความโค้งของพื้นผิว ดังนั้นจุด C 1 และ C 2 (ส่วนบนสุดของส่วนต่างๆ) จึงวางอยู่ใกล้กัน โดยสามารถถูกแทนที่ด้วยจุด O หนึ่งจุดที่เรียกว่าออปติคัล ตรงกลางเลนส์ (ดูรูปที่ 89a) เส้นตรงใดๆ ที่ลากผ่านจุดศูนย์กลางแสงของเลนส์ในมุมหนึ่งไปยังแกนแสงหลักเรียกว่า แกนแสงทุติยภูมิ(ก 1 ก 2 บี 1 บี 2)

หากลำแสงที่ขนานกับแกนแสงหลักตกบนเลนส์รวบรวม หลังจากการหักเหของแสงในเลนส์พวกมันจะถูกรวบรวมที่จุดหนึ่ง F ซึ่งเรียกว่า จุดสนใจหลักของเลนส์(รูปที่ 90, ก)

ที่จุดโฟกัสของเลนส์ที่แยกออก ความต่อเนื่องของรังสีจะตัดกัน ซึ่งก่อนการหักเหจะขนานกับแกนแสงหลัก (รูปที่ 90, b) จุดโฟกัสของเลนส์ที่แยกออกมานั้นเป็นจินตภาพ มีสองจุดเน้นหลัก โดยจะอยู่บนแกนลำแสงหลักที่ระยะห่างเท่ากันจากศูนย์กลางการมองเห็นของเลนส์ที่อยู่ฝั่งตรงข้าม

ส่วนกลับของทางยาวโฟกัสของเลนส์เรียกว่ามัน พลังงานแสง. กำลังแสงของเลนส์ - D.

หน่วย SI ของพลังงานแสงสำหรับเลนส์คือไดออปเตอร์ ไดออปเตอร์คือกำลังแสงของเลนส์ที่มีความยาวโฟกัส 1 เมตร

กำลังแสงของเลนส์ที่มาบรรจบกันจะเป็นค่าบวก ในขณะที่กำลังแสงของเลนส์ที่มาบรรจบกันนั้นเป็นลบ

ระนาบที่ผ่านโฟกัสหลักของเลนส์ที่ตั้งฉากกับแกนแสงหลักเรียกว่า โฟกัส(รูปที่ 91) ลำแสงที่ตกกระทบบนเลนส์ขนานกับแกนแสงทุติยภูมิจะถูกรวบรวมที่จุดตัดกันของแกนนี้กับระนาบโฟกัส

การสร้างภาพของจุดและวัตถุในเลนส์ที่มาบรรจบกัน

ในการสร้างภาพในเลนส์ ก็เพียงพอแล้วที่จะดึงรังสีสองเส้นจากแต่ละจุดของวัตถุและค้นหาจุดตัดกันหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์ สะดวกในการใช้รังสีซึ่งทราบเส้นทางหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์ ดังนั้น รังสีที่ตกกระทบบนเลนส์ขนานกับแกนลำแสงหลักหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์ จะผ่านโฟกัสหลัก ลำแสงที่ผ่านศูนย์กลางแสงของเลนส์จะไม่หักเห รังสีที่ผ่านจุดโฟกัสหลักของเลนส์หลังจากการหักเหของแสงจะขนานกับแกนแสงหลัก รังสีที่ตกกระทบบนเลนส์ขนานกับแกนแสงทุติยภูมิหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์ จะผ่านจุดตัดของแกนด้วยระนาบโฟกัส

ปล่อยให้จุดส่องสว่าง S อยู่บนแกนลำแสงหลัก

เราเลือกลำแสงโดยการสุ่มและวาดแกนแสงทุติยภูมิขนานกับมัน (รูปที่ 92) รังสีที่เลือกจะผ่านจุดตัดของแกนแสงทุติยภูมิกับระนาบโฟกัสหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์ จุดตัดกันของรังสีนี้กับแกนแสงหลัก (รังสีที่สอง) จะให้ภาพที่ถูกต้องของจุด S - S`

ลองพิจารณาสร้างภาพของวัตถุในเลนส์นูน

ปล่อยให้จุดอยู่นอกแกนลำแสงหลัก จากนั้นจึงสามารถสร้างภาพ S` โดยใช้รังสีสองเส้นใดก็ได้ที่แสดงในรูปที่ 1 93.

หากวัตถุตั้งอยู่ที่ระยะอนันต์ รังสีจะตัดกันที่โฟกัส (รูปที่ 94)

หากวัตถุอยู่ด้านหลังจุดโฟกัสคู่ รูปภาพจะเป็นจริง ผกผัน ลดลง (กล้อง ดวงตา) (รูปที่ 95)

หัวข้อตัวประมวลผลการตรวจสอบสถานะแบบครบวงจร: เลนส์

การหักเหของแสงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เครื่องมือทางแสง: กล้องถ่ายรูป กล้องส่องทางไกล กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ . . ชิ้นส่วนที่ขาดไม่ได้และสำคัญที่สุดของอุปกรณ์ดังกล่าวคือเลนส์

เลนส์ คือวัตถุเนื้อเดียวกันที่โปร่งใสทางการมองเห็น ล้อมรอบด้วยพื้นผิวทรงกลมสองอัน (หรือทรงกลมหนึ่งอันและพื้นผิวแบนหนึ่งอัน)

เลนส์มักทำจากแก้วหรือพลาสติกใสพิเศษ เมื่อพูดถึงวัสดุเลนส์เราจะเรียกมันว่าแก้ว - มันไม่ได้มีบทบาทพิเศษ

เลนส์ไบคอนเว็กซ์

ก่อนอื่นให้เราพิจารณาเลนส์ที่ล้อมรอบทั้งสองด้านด้วยพื้นผิวทรงกลมนูนสองอัน (รูปที่ 1) เลนส์ตัวนี้มีชื่อว่า นูนสองด้าน. หน้าที่ของเราตอนนี้คือการเข้าใจเส้นทางของรังสีในเลนส์นี้

สิ่งที่ง่ายที่สุดคือมีรังสีวิ่งตาม แกนแสงหลัก- แกนสมมาตรของเลนส์ ในรูป 1 รังสีนี้จะออกจากจุด . แกนลำแสงหลักตั้งฉากกับพื้นผิวทรงกลมทั้งสอง ดังนั้นรังสีนี้จึงผ่านเลนส์โดยไม่หักเห

ทีนี้ลองหาลำแสงที่วิ่งขนานกับแกนลำแสงหลักกัน ณ จุดปะทะ
ลำแสงบนเลนส์ถูกดึงเข้าสู่พื้นผิวของเลนส์ตามปกติ เนื่องจากลำแสงผ่านจากอากาศเข้าสู่กระจกที่มีความหนาแน่นมากขึ้น มุมการหักเหจึงน้อยกว่ามุมตกกระทบ ด้วยเหตุนี้ รังสีหักเหจึงเข้าใกล้แกนลำแสงหลัก

เส้นปกติจะถูกวาดขึ้น ณ จุดที่รังสีออกจากเลนส์ ลำแสงจะผ่านเข้าไปในอากาศที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ดังนั้นมุมการหักเหของแสงจึงมากกว่ามุมตกกระทบ เรย์
หักเหอีกครั้งไปยังแกนแสงหลักแล้วตัดกันที่จุด

ดังนั้น รังสีใดๆ ที่ขนานกับแกนลำแสงหลักหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์ จะเข้าใกล้แกนลำแสงหลักแล้วตัดกัน ในรูป 2 แสดงรูปแบบการหักเหของแสงอย่างเพียงพอ กว้างลำแสงขนานกับแกนลำแสงหลัก

ดังที่เราเห็นลำแสงอันกว้างใหญ่ ไม่เน้นเลนส์: ยิ่งรังสีตกกระทบอยู่ห่างจากแกนลำแสงหลักมากเท่าไร รังสีตกกระทบก็จะยิ่งอยู่ใกล้เลนส์มากขึ้นเท่านั้น หลังจากการหักเหของแสง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ความคลาดเคลื่อนทรงกลมและหมายถึงข้อเสียของเลนส์ - อย่างไรก็ตามฉันยังคงต้องการให้เลนส์นำลำแสงขนานไปที่จุดเดียว

การโฟกัสที่ยอมรับได้มากสามารถทำได้หากคุณใช้ แคบลำแสงเคลื่อนที่ใกล้แกนแสงหลัก จากนั้นความคลาดเคลื่อนของทรงกลมก็แทบจะมองไม่เห็น - ดูที่รูป 3.

จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าลำแสงแคบที่ขนานกับแกนลำแสงหลักหลังจากผ่านเลนส์ไปแล้ว จะถูกรวบรวมไว้ที่ประมาณหนึ่งจุด ด้วยเหตุนี้เลนส์ของเราจึงถูกเรียกว่า การรวบรวม

จุดนั้นเรียกว่าโฟกัสของเลนส์ โดยทั่วไป เลนส์จะมีโฟกัส 2 จุด ซึ่งอยู่บนแกนลำแสงหลักทางด้านขวาและซ้ายของเลนส์ ระยะห่างจากจุดโฟกัสถึงเลนส์ไม่จำเป็นต้องเท่ากัน แต่เราจะจัดการกับสถานการณ์ที่จุดโฟกัสนั้นสัมพันธ์กับเลนส์อย่างสมมาตรเสมอ

เลนส์ไบคอนเคฟ

ตอนนี้เราจะพิจารณาเลนส์ที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ซึ่งจำกัดอยู่เพียงสองตัวเท่านั้น เว้าพื้นผิวทรงกลม (รูปที่ 4) เลนส์ตัวนี้มีชื่อว่า เว้าสองเหลี่ยม. เช่นเดียวกับข้างต้น เราจะติดตามเส้นทางของรังสีสองดวงซึ่งเป็นไปตามกฎการหักเหของแสง

รังสีที่ออกจากจุดหนึ่งและเคลื่อนที่ไปตามแกนแสงหลักจะไม่หักเห เพราะแกนแสงหลักซึ่งเป็นแกนสมมาตรของเลนส์จะตั้งฉากกับพื้นผิวทรงกลมทั้งสอง

รังสีที่ขนานกับแกนแสงหลักหลังจากการหักเหครั้งแรกจะเริ่มเคลื่อนออกจากมัน (เช่นเมื่อผ่านจากอากาศสู่กระจก) และหลังจากการหักเหครั้งที่สองรังสีจะเคลื่อนออกจากแกนแสงหลักมากยิ่งขึ้น (เช่นเมื่อผ่านจาก แก้วสู่อากาศ)

เลนส์ไบคอนเคฟจะแปลงลำแสงคู่ขนานให้เป็นลำแสงที่แตกต่าง (รูปที่ 5) และด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า กระเจิง

นอกจากนี้ยังสังเกตความคลาดเคลื่อนของทรงกลมได้ที่นี่: ความต่อเนื่องของรังสีที่แยกออกไม่ได้ตัดกันที่จุดใดจุดหนึ่ง เราจะเห็นว่ายิ่งรังสีตกกระทบอยู่ห่างจากแกนแสงหลักมากเท่าไร ความต่อเนื่องของรังสีหักเหก็จะตัดกับแกนแสงหลักมากขึ้นเท่านั้น

เช่นเดียวกับเลนส์ biconvex ความคลาดเคลื่อนทรงกลมแทบจะมองไม่เห็นสำหรับลำแสงพาราแอกเชียลแคบ (รูปที่ 6) ส่วนขยายของรังสีที่แยกออกจากเลนส์ตัดกันประมาณที่จุดหนึ่ง - ที่ จุดสนใจเลนส์

หากลำแสงที่แยกออกไปกระทบดวงตาของเรา เราจะเห็นจุดส่องสว่างด้านหลังเลนส์! ทำไม จำไว้ว่าภาพปรากฏในกระจกแบนอย่างไร: สมองของเรามีความสามารถในการแยกรังสีต่อไปจนกว่ารังสีจะตัดกันและสร้างภาพลวงตาของวัตถุเรืองแสงที่จุดตัดกัน (ที่เรียกว่าภาพเสมือน) นี่คือภาพเสมือนจริงซึ่งอยู่ที่โฟกัสของเลนส์อย่างแม่นยำซึ่งเราจะเห็นในกรณีนี้

ประเภทของเลนส์บรรจบและเลนส์แยก

เราดูที่เลนส์สองตัว: เลนส์ที่มีเหลี่ยมสองเหลี่ยมซึ่งกำลังมาบรรจบกัน และเลนส์ที่มีรูปทรงสองเหลี่ยมซึ่งกำลังแยกออก มีตัวอย่างอื่นๆ ของการบรรจบและการแยกเลนส์

เลนส์มาบรรจบครบชุดแสดงไว้ในรูปที่ 1 7.

นอกจากเลนส์ biconvex ที่เรารู้จักแล้ว ยังมีการแสดงดังต่อไปนี้: พลาโนนูนเลนส์ที่มีพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งเรียบและ เว้า-นูนเลนส์ที่รวมพื้นผิวขอบเขตเว้าและนูน โปรดทราบว่าในเลนส์เว้า-นูน พื้นผิวนูนจะโค้งมากขึ้น (รัศมีความโค้งน้อยกว่า) ดังนั้น ผลการบรรจบกันของพื้นผิวการหักเหของแสงนูนจึงมีมากกว่าผลการกระเจิงของพื้นผิวเว้า และเลนส์โดยรวมก็มาบรรจบกัน

เลนส์แยกที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะแสดงไว้ในรูปที่ 1 8.

พร้อมกับเลนส์สองแฉกที่เราเห็น พลาโนเว้า(พื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งเรียบ) และ นูนเว้าเลนส์ พื้นผิวเว้าของเลนส์นูน-เว้าโค้งในระดับที่มากขึ้น เพื่อให้เอฟเฟกต์การกระเจิงของขอบเขตเว้ามีชัยเหนือเอฟเฟกต์การรวบรวมของขอบเขตนูน และเลนส์โดยรวมกลายเป็นการกระเจิง

พยายามสร้างเส้นทางของรังสีในเลนส์ประเภทต่างๆ ที่เรายังไม่ได้พิจารณาอย่างอิสระ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าเลนส์เหล่านั้นรวบรวมหรือแยกออกจากกันจริงๆ นี่เป็นแบบฝึกหัดที่ยอดเยี่ยมและไม่มีอะไรซับซ้อน - แบบเดียวกับที่เราทำข้างต้น!