Kaip nustatyti objektyvo židinio nuotolį. Konstrukcija objektyvuose

Terminas objektyvo židinio nuotolis daugeliui žmonių pažįstamas iš fizikos pamokų mokykloje. Objektyvo židinio nuotolis reiškia atstumą nuo paties objektyvo iki jo židinio plokštumos, matuojamą milimetrais. Židinio plokštuma ir objektyvo plokštuma yra lygiagrečios, o židinio plokštuma eina per objektyvo židinį.

Fokusas yra taškas, kuriame susilieja visi pro objektyvą praeinantys spinduliai. Skaitmeniniame fotoaparate židinio plokštumoje yra CCD matrica. Taigi fotoaparato objektyvas surenka šviesos srautą ir užtikrina jo fokusavimą į šviesai jautrią matricą. Objektyvo padidinimo laipsnis tiesiogiai priklauso nuo židinio nuotolio. Didėjant židinio nuotoliui, objektyvo didinimas didėja, tačiau jo žiūrėjimo kampas siaurėja.

1 pav. Abipus išgaubto konverguojančio lęšio židinio ir židinio plokštuma.

Priklausomai nuo objektyvo židinio nuotolio, objektyvai skirstomi į plataus kampo ir ilgo kampo. Plačiakampiai objektyvai, dažnai vadinami tiesiog „plačiakampiais“ objektyvais, tarsi atitolina fotografuojamą objektą nuo žiūrovo, todėl jis tampa mažesnis.Pavadinimas kilo dėl to, kad jie turi labai didelį (platų) žiūrėjimo kampą. Ilgo židinio nuotolio objektyvai leidžia padidinti (priartinti) fotografuojamą objektą prie žiūrovo, tačiau jų aprėpties kampas yra daug mažesnis.

2 pav. Lęšių tipai pagal židinio nuotolį ir aprėpties kampą.

Kas lemia objektyvo židinio nuotolį?

Fokusavimas į objektą priklauso nuo CCD matricos dydžio. Filmavimo kameroms šis dydis sutampa su 35 mm kadro pločiu. filmai. Tačiau skaitmeniniuose fotoaparatuose matricos dydžiai yra daug mažesni ir, be to, labai skiriasi priklausomai nuo fotoaparato modelio ir jo gamintojo.

Todėl buvo nuspręsta pateikti skaitmeninio fotoaparato objektyvo židinio nuotolio parametrus, palyginti su standartiniu 35 mm. Tai leido atlikti palyginimus įvairių tipų lęšius pagal objektyvo židinio nuotolį, neatsižvelgiant į matricų parametrus, taip pat nustato:

1. Objektyvo, kurio židinio nuotolis yra 50 mm, matymo kampas atitinka žmogaus akies žiūrėjimo kampą ir daugiausia naudojamas vidutiniams kadrams fotografuoti.
2. Židinio nuotolis 90–130 mm objektyvai idealiai tinka portretų fotografavimui. Tokie objektyvai turi nedidelį lauko gylį, leidžiantį sukurti gražų bokeh efektą.
3. Teleobjektyvai prasideda nuo 200 mm. Jie idealiai tinka fotografuoti gyvūnus, paukščius ar sportuoti iš didelių atstumų.
4. Objektyvai, kurių židinio nuotolis yra 28 – 35 mm, tinka fotografuoti patalpoje, kur nėra pakankamai judėjimo laisvės. Dažniausiai įrengiamas nebrangiose pradinio lygio kamerose.
5. Objektyvai, kurių židinio nuotolis mažesnis nei 20 mm, vadinami žuvies akimi. Pagrindinė programa yra meninių nuotraukų kūrimas.

Varifokaliniai objektyvai ir skaitmeninis priartinimas

Skaitmeniniai fotoaparatai paprastai turi objektyvus su kintamu židinio nuotoliu. Priklausomai nuo to, koks židinio nuotolis nustatytas, jie gali būti ir plačiakampiai, ir teleobjektyviniai. Padidinti židinio nuotolį galima naudojant optiką arba programinę įrangą (skaitmeninę).

Optinis objektyvo židinio nuotolio padidinimas pasiekiamas dėl objektyvo optikos, t.y., keičiant židinio nuotolį. Ši technika nėra vaizdo kokybė. Šiuolaikiniai objektyvai leidžia padidinti vaizdą 12 kartų. Didžiausią padidinimą galima nesunkiai nustatyti pagal žymes ant objektyvo. Tarkime, diapazonas yra 5,4–16,2 mm. Tada didžiausias padidėjimas bus 16,2/5,4 = 3, ty tris kartus.

3 pav. Nikkor teleobjektyvas, kurio židinio nuotolis 80-400 mm.

Skaitmeninis priartinimas padidina padidinimo koeficientą, tačiau labai pablogina vaizdą, todėl jį galima naudoti tik kraštutiniais atvejais, kai vaizdo kokybė nėra tokia kritinė. Panašų padidėjimą galima atlikti ir kompiuteryje, apdorojant vaizdą.

Skaitmeninio priartinimo esmė gana paprasta. Procesorius fotoaparate ar kompiuteryje apskaičiuoja, kokių spalvų pikselių pridėti prie vaizdo ir kokiose vietose jį padidinus. Vaizdo kokybės praradimo problema yra ta, kad jutiklis nepriėmė šių naujų pikselių, nes jų nebuvo pradiniame vaizde.

P.S. Jei šis straipsnis jums buvo naudingas, pasidalykite juo su draugais socialiniuose tinkluose! Norėdami tai padaryti, tiesiog spustelėkite toliau esančius mygtukus ir palikite savo komentarą!

2 vaizdo pamoka: Disperguojantis lęšis – fizika eksperimentuose ir eksperimentuose

Paskaita: Konverguojantys ir besiskiriantys lęšiai. Plonas objektyvas. Židinio nuotolis ir optinė galia plonas objektyvas

Objektyvas. Lęšių tipai

Kaip žinia, visi fiziniai reiškiniai ir procesai naudojami mašinų ir kitos įrangos projektavimui. Šviesos lūžimas nėra išimtis. Šis reiškinys buvo naudojamas gaminant fotoaparatus, žiūronus ir žmogaus akis taip pat yra savotiškas optinis įrenginys, galintis keisti spindulių eigą. Tam naudojamas objektyvas.

Objektyvas- tai skaidrus kūnas, kurį iš dviejų pusių riboja sferos.

IN mokyklos kursas fizikai laiko lęšius iš stiklo. Tačiau gali būti naudojamos ir kitos medžiagos.

Yra keletas pagrindinių lęšių tipų, kurie atlieka specifines funkcijas.

Abipus išgaubtas lęšis

Jei lęšiai yra pagaminti iš dviejų išgaubtų pusrutulių, tada jie vadinami abipus išgaubtais. Pažiūrėkime, kaip spinduliai elgiasi pro tokį objektyvą.

Ant paveikslėlio A 0 D- tai pagrindinė optinė ašis. Tai yra spindulys, kuris praeina per objektyvo centrą. Objektyvas yra simetriškas šios ašies atžvilgiu. Visi kiti spinduliai, einantys per centrą, vadinami antrinėmis ašimis; santykinė simetrija nepastebima.

Apsvarstykite incidento spindulį AB, kuris lūžta dėl perėjimo į kitą terpę. Po to, kai lūžęs spindulys paliečia antrąją sferos sienelę, jis vėl lūžta, kol susikerta su pagrindine optine ašimi.

Iš to galime daryti išvadą, kad jei tam tikras spindulys buvo lygiagretus pagrindinei optinei ašiai, tada, praėjęs pro objektyvą, jis susikirs su pagrindine optine ašimi.

Visi šalia ašies esantys spinduliai susikerta viename taške ir sukuria spindulį. Tie spinduliai, kurie yra toli nuo ašies, susikerta arčiau objektyvo esančioje vietoje.

Reiškinys, kai spinduliai susilieja viename taške, vadinamas fokusavimas, o fokusavimo taškas yra sutelkti dėmesį.

Fokusas (židinio nuotolis) paveiksle nurodytas raide F.

Objektyvas, kuriame spinduliai surenkami viename taške už jo, vadinamas konverguojančiu lęšiu. Tai yra abipus išgaubtas objektyvas yra rinkimas.

Bet kuris objektyvas turi du židinio taškus – jie yra prieš objektyvą ir už jo.

Abipus įgaubtas objektyvas

Lęšis, pagamintas iš dviejų įgaubtų pusrutulių, vadinamas abipus įgaubtas.

Kaip matyti iš paveikslo, į tokį lęšį patekę spinduliai lūžta, o prie išėjimo jie nekerta ašies, o, priešingai, linksta nuo jos.

Iš to galime daryti išvadą, kad toks objektyvas išsisklaido, todėl ir vadinamas dispersinis.

Jei išsklaidyti spinduliai bus tęsiami prieš objektyvą, jie susilies viename taške, kuris vadinamas įsivaizduojamas dėmesys.

Konverguojantys ir besiskiriantys lęšiai taip pat gali būti kitokios formos, kaip parodyta paveikslėliuose.

1 - abipus išgaubtas;

2 - plokščia išgaubta;

3 - įgaubtas-išgaubtas;

4 - abipus įgaubtas;

5 - plokščias-įgaubtas;

6 - išgaubtas-įgaubtas.

Priklausomai nuo lęšio storio, jis gali laužyti spindulius stipriau arba silpniau. Norint nustatyti, kaip stipriai lūžta lęšis, vadinamas dydis optinė galia .

D – lęšio (arba lęšių sistemos) optinė galia;

F yra objektyvo (arba objektyvo sistemos) židinio nuotolis.

[D] = 1 dioptrija. Objektyvo galios vienetas yra dioptrija (m -1).

Plonas objektyvas

Studijuodami lęšius naudosime plono lęšio sąvoką.

Taigi, pažiūrėkime į piešinį, kuriame pavaizduotas plonas objektyvas. Taigi, plonas lęšis yra toks, kurio storis yra gana mažas. Tačiau neapibrėžtumas yra nepriimtinas fiziniams dėsniams, todėl vartoti terminą „pakankamas“ yra rizikinga. Manoma, kad lęšį galima vadinti plonu, kai jo storis mažesnis už dviejų sferinių paviršių spindulius.

Konverguojantis objektyvas yra optinė sistema, kuri yra tarsi išlyginta sfera, kurios kraštai yra mažiau stori nei optinis centras. Norėdami teisingai sukurti vaizdą konverguojančiame objektyve, turite atsižvelgti į keletą svarbius punktus, kuri atliks pagrindinį vaidmenį tiek kuriant, tiek kuriant objekto įvaizdį. Daugelis šiuolaikinių prietaisų veikia pagal šiuos paprastus principus, naudojant susiliejančio lęšio savybes ir objekto vaizdo konstravimo geometriją.

Žodis atsirado XX amžiuje, kilęs iš lotynų kalbos. Paskirtas stiklas su išgaubtu arba įgaubtu centru. Po trumpo laiko jis buvo pradėtas aktyviai naudoti fizikoje ir plačiai paplito pasitelkus mokslą ir jo pagrindu pagamintus instrumentus. Surenkamojo lęšio diagrama yra sistema iš dviejų pusrutulių, suplotų kraštais, kurie yra sujungti vienas su kitu plokščia puse ir turi tą patį centrą.

Susiliejančio lęšio židinio taškas yra taškas, kuriame susikerta visi praeinantys šviesos spinduliai. Šis punktas yra labai svarbus statant.

Surenkamojo objektyvo židinio nuotolis- tai ne kas kita, kaip segmentas nuo priimto objektyvo centro iki fokusavimo.

Priklausomai nuo to, kur tiksliai optinėje ašyje bus statomas objektas, galite gauti keletą tipiškų variantų. Pirmas dalykas, į kurį reikia atsižvelgti, yra tada, kai objektas yra tiesiogiai sufokusuotas. Tokiu atveju tiesiog nebus įmanoma sukurti vaizdo, nes spinduliai eis lygiagrečiai vienas kitam. Todėl neįmanoma rasti sprendimo. Tai savotiška objekto vaizdo konstravimo anomalija, kurią pateisina geometrija.

Vaizdo konstravimas plonu susiliejančiu lęšiu nėra sunku, jei naudojate teisingas požiūris ir algoritmas, kurio dėka galite gauti bet kurio objekto vaizdą. Norint sukurti objekto vaizdą, pakanka dviejų pagrindinių taškų, kuriuos naudojant nebus sunku suprojektuoti vaizdą, gautą dėl šviesos lūžio renkančiame lęšyje. Statybos metu verta atkreipti dėmesį į pagrindinius dalykus, be kurių neįmanoma padaryti:

• Linija, einanti per lęšio centrą, laikoma spinduliu, kuris, eidamas pro objektyvą, labai nežymiai keičia savo kryptį.
• Linija, nubrėžta lygiagrečiai pagrindinei optinei ašiai, kuri po lūžimo lęšyje praeina susiliejantis objektyvo fokusavimas

Atkreipkite dėmesį, kad informacija apie tai, kaip apskaičiuojama formulė optinis objektyvas galima rasti šiuo adresu: .

Vaizdo konstravimas susiliejančio objektyvo nuotraukoje

Žemiau pateikiamos nuotraukos straipsnio tema „Vaizdo kūrimas susiliejančiame objektyve“. Norėdami atidaryti nuotraukų galeriją, tiesiog spustelėkite paveikslėlio miniatiūrą.

Fokusas atstumas yra svarbiausias palyginimas kas lęšius. Tačiau šis parametras tradiciškai nenurodomas pačiame padidinamajame stikle. Daugeliu atvejų jie nurodo tik padidinimo koeficientą, o ant objektyvų be apvado žymėjimo dažnai visai nėra.

Jums reikės

• Šviesos šaltinis
• Ekranas
• Valdovas
• Pieštukas

Instrukcijos

1. Primityvus židinio nuotolio nustatymo metodas lęšius– eksperimentinis. Padėkite šviesos šaltinį tam tikru atstumu nuo ekrano, akivaizdžiai viršydami dvigubą židinio nuotolį atstumas lęšius. Padėkite liniuotę lygiagrečiai įsivaizduojamam segmentui, jungiančiam šviesos šaltinį su ekranu. Padėkite objektyvą prieš šviesos šaltinį. Lėtai judinkite jį link ekrano, kol jame pasirodys aiškus šviesos šaltinio vaizdas. Ant liniuotės pieštuku pažymėkite vietą, kurioje yra objektyvas.

2. Toliau judinkite objektyvą ekrano link. Tam tikru momentu ekrane vėl pasirodys aiškus šviesos šaltinio vaizdas. Taip pat pažymėkite šią vietą ant liniuotės lęšius .

3. Išmatuoti atstumas tarp šviesos šaltinio ir ekrano. Kvadratu.

4. Išmatuoti atstumas tarp pirmosios ir antrosios vietos lęšius ir taip pat kvadratu.

5. Iš pirmosios kvadratūros sumos atimkite 2-ąją.

6. Gautą skaičių iš atimties padalinkite iš keturkampio atstumas tarp šviesos šaltinio ir ekrano, ir jūs gaunate židinį atstumas lęšius. Jis bus išreikštas tais pačiais vienetais, kuriais buvo atlikti matavimai. Jei tai jums netinka, pakeiskite jį į jums patogius vienetus.

7. Nustatykite židinį atstumas dispersinis lęšius tiesiogiai nesuvokiama. Norėdami tai padaryti, jums reikės papildomo objektyvo - surinkimo objektyvo ir jo židinio atstumas gali būti nežinomas.

8. Padėkite šviesos šaltinį, ekraną ir liniuotę taip pat, kaip ir ankstesniame įgūdyje. Lėtai atitraukdami surenkamąjį lęšį nuo šviesos šaltinio, ekrane pasiekite aiškų šviesos šaltinio vaizdą. Užfiksuokite objektyvą šioje padėtyje.

9. Tarp ekrano ir susiliejančio objektyvo pastatykite besiskiriantį židinį atstumas kurį norite išmatuoti. Vaizdas taps neryškus, tačiau šiuo metu nereikia į tai kreipti dėmesio. Išmatuokite, kiek šis objektyvas yra nuo ekrano.

10. Perkelkite ekraną toliau nuo lęšius kol vaizdas vėl bus sufokusuotas. Išmatuoti naujas atstumas nuo ekrano iki difuzoriaus lęšius .

11. Padauginkite pirmąjį atstumas už antrą.

12. Atimkite antrą atstumas nuo pirmos.

13. Padalinkite daugybos rezultatą iš atimties rezultato ir gausite židinį atstumas dispersinis lęšius .

Yra dviejų tipų lęšiai – susiliejantys (išgaubti) ir besiskiriantys (įgaubti). Fokusas atstumas lęšius – atstumas iš lęšius iki taško, kuris yra neišmatuojamai tolimo objekto vaizdas. Paprasčiau tariant, tai taškas, kuriame susikerta lygiagreti šviesos spinduliai, praėję pro objektyvą.

Jums reikės

• Paruoškite objektyvą, popieriaus lapą, centimetrinę liniuotę (25-50 cm), šviesos šaltinį (degančią žvakę, žibintą, nedidelę stalinę lempą).

Instrukcijos

1. 1 metodas yra pats primityviausias. Eikite į saulėtą vietą. Su parama lęšius sutelkti aiškius spindulius ant popieriaus lapo. Keičiasi atstumas tarp objektyvo ir popieriaus, pasiekti mažiausią gautos dėmės dydį. Kaip įprasta, popierius pradeda anglėti. Atstumas tarp objektyvo ir popieriaus lapo šiuo metu atitiks židinio nuotolį lęšius .

2. 2 metodas yra tipiškas. Padėkite šviesos šaltinį ant stalo krašto. Ant kito krašto, 50-80 cm atstumu, uždėkite improvizuotą ekraną. Padarykite jį iš knygų krūvos arba nedidelės dėžutės ir vertikaliai pritvirtinto popieriaus lapo. Judindami objektyvą, ekrane gaukite aiškų (apverstą) šviesos šaltinio vaizdą. Išmatuokite atstumus nuo lęšiusį ekraną ir iš lęšius prie šviesos šaltinio. Dabar skaičiavimas. Padauginkite gautus atstumus ir padalykite iš atstumas nuo ekrano iki šviesos šaltinio. Gautas skaičius bus židinio skaičius atstumas m lęšius .

3. Dėl sklaidos lęšius viskas yra šiek tiek sunkiau. Su konverguojančiu objektyvu naudokite tą pačią įrangą kaip ir antrojo metodo atveju. Įdėkite besiskiriantį lęšį tarp ekrano ir susiliejančio objektyvo. Judėti lęšius gauti ryškų šviesos šaltinio vaizdą. Šioje vietoje statiškai pritvirtinkite susiliejantį lęšį. Išmatuoti atstumas nuo ekrano iki difuzoriaus lęšius. Kreida arba pieštuku pažymėkite išsibarstymo vietą lęšius ir pašalinkite jį. Perkelkite ekraną arčiau susiliejančio objektyvo, kol ekrane pamatysite šaltą šviesos šaltinio vaizdą. Išmatuoti atstumas nuo ekrano iki vietos, kur buvo besiskiriantis objektyvas. Padauginkite gautus atstumus ir padalinkite iš jų skirtumo (mažesnį atimkite iš didesnio). Rezultatas paruoštas.

Pastaba!
Būkite atsargūs naudodami šviesos šaltinius. Laikykitės elektros ir priešgaisrinės saugos taisyklių.

Naudingas patarimas
Jei visi matavimai atliekami milimetrais, tada gaunamas židinio nuotolis bus milimetrais.

Fokusas atstumas yra atstumas nuo optinio centro iki židinio plokštumos, kurioje renkami spinduliai ir susidaro vaizdas. Jis matuojamas milimetrais. Perkant fotoaparatą griežtai būtina žinoti objektyvo židinio nuotolį, nes kuo jis didesnis, tuo objektyvas padidina fotografuojamo objekto vaizdą.

Jums reikės

• Skaičiuoklė.

Instrukcijos

1. 1-as metodas. Židinio nuotolį galima nustatyti naudojant plono lęšio formulę: 1/atstumas nuo objektyvo iki objekto+1/atstumas nuo objektyvo iki vaizdo=1/pagrindinis objektyvo židinio nuotolis. Pagal šią formulę išreikškite pagrindinį objektyvo židinio nuotolį. Turėtumėte gauti tokią formulę: pagrindinis objektyvo židinio nuotolis = atstumas nuo objektyvo iki vaizdo * atstumas nuo objektyvo iki objekto / (atstumas nuo objektyvo iki vaizdo + atstumas nuo objektyvo iki objekto). Dabar apskaičiuokite nežinomą kiekį naudodami skaičiuotuvą.

2. Jei priešais jus ne plonas, o storas lęšis, tai formulė lieka be metamorfozės, tačiau atstumai matuojami ne nuo objektyvo centro, o nuo pagrindinių plokštumų. Norėdami gauti tikrą vaizdą iš tikro objekto konverguojančiame objektyve, naudokite židinio nuotolį kaip teisingą reikšmę. Jei objektyvas skiriasi, židinio nuotolis yra neigiamas.

3. 2-as metodas. Židinio nuotolį galima nustatyti naudojant vaizdo skalės formulę: skalė = objektyvo židinio nuotolis / (atstumas nuo objektyvo iki vaizdo - objektyvo židinio nuotolis) arba skalė = (atstumas nuo objektyvo iki vaizdo - židinio nuotolis objektyvas) / objektyvo židinio nuotolis. Išreikšdami židinio nuotolį pagal šią formulę, galite lengvai jį apskaičiuoti.

4. 3 metodas. Židinio nuotolį galima nustatyti naudojant objektyvo optinės galios formulę: objektyvo optinė galia = 1/židinio nuotolis. Išreikškime židinio nuotolį pagal šią formulę: židinio nuotolis = 1/optinė galia. Suskaičiuok tai.

5. Ketvirtasis metodas. Jei jums nurodytas objektyvo storis ir padidinimas, padauginkite juos, kad surastumėte židinio nuotolį.

6. Dabar jūs žinote, kaip nustatyti židinio nuotolį. Pasirinkite vieną ar kitą iš aukščiau paminėtų būdų, priklausomai nuo to, kas jums duota, ir tuomet nesunkiai išspręsite jums skirtą užduotį. Būtinai nustatykite, kuris objektyvas yra priešais jus, nes nuo to priklauso, ar židinio nuotolis yra teigiamas, ar neigiamas. Ir tada jūs viską išspręsite be vienos klaidos.

Tolimųjų Rytų federalinis universitetas

Bendrosios fizikos katedra

LABORATORINIS DARBAS Nr.1.1

Konverguojančių ir besiskiriančių lęšių židinio nuotolių nustatymas Besselio metodu

Vladivostokas

Darbo tikslas: konverguojančių ir besiskiriančių lęšių bei jų sistemų savybių tyrimas, supažindinimas su Besselio metodu, lęšio židinio nuotolio nustatymu.

Trumpa teorija

Lęšis yra šviesai skaidrus korpusas, kurį riboja du sferiniai paviršiai. Pagrindiniai lęšių tipai pateikti 1 pav.

Susirinkimas (ore):

1 – abipus išgaubtas lęšis,

2 – plokščiai išgaubtas lęšis,

3 – įgaubtas-išgaubtas lęšis.

Sklaida (ore):

4 – abipus įgaubtas lęšis,

5 – plokščias įgaubtas lęšis,

6 – išgaubtas-įgaubtas lęšis.

Lęšis, kurio storis yra daug mažesnis už bet kurį jo kreivio spindulį, vadinamas plonu.

Optinė sistema vadinama centre, jei visų jos laužiųjų paviršių kreivės centrai yra vienoje tiesėje, vadinamoje pagrindine sistemos optine ašimi. Lęšio plokštumos susikirtimo su optine ašimi taškas vadinamas plono lęšio optiniu centru. Bet kuri tiesi linija, einanti per lęšio optinį centrą ir nesutampanti su pagrindine optine ašimi, vadinama antrine optine ašimi.

Jei pagrindinei optinei ašiai lygiagretūs spinduliai krinta ant surenkamojo lęšio, tai po lūžimo lęšyje jie susikerta viename taške, esančiame ant pagrindinės optinės ašies ir vadinamame pagrindiniu lęšio židiniu F (2 pav.). Abiejose objektyvo pusėse yra du pagrindiniai židinio taškai. Atstumas f nuo optinio centro iki židinio vadinamas židinio nuotoliu. Jei lęšio paviršių kreivio spinduliai yra vienodi, o terpė yra vienoda abiejose lęšio pusėse, tai objektyvo židinio nuotoliai yra vienodi.

Ryžiai. 2. Spindulių kelias renkančiame lęšyje.

Jei pagrindinei optinei ašiai lygiagretūs spinduliai krinta ant besiskiriančio lęšio, tai viename taške, dar vadinamame pagrindiniu židiniu, susikerta ne patys lūžę spinduliai, o jų plėtiniai (3 pav.). Fokusas šiuo atveju vadinamas įsivaizduojamu, o židinio nuotolis laikomas neigiamu. Skirtingas objektyvas taip pat turi du pagrindinius židinio taškus abiejose jo pusėse.

Ryžiai. 3. Spindulių kelias besiskiriančiame lęšyje.

Plokštuma, einanti per pagrindinį objektyvo židinį, statmeną pagrindinei optinei ašiai, vadinama židinio plokštuma, o bet kurios antrinės ašies susikirtimo su židinio plokštuma taškas vadinamas antriniu židiniu. Jeigu ant lęšio krinta lygiagretus kokiai nors antrinei ašiai spindulių pluoštas, tai po lūžio arba patys spinduliai, arba jų plėtiniai (priklausomai nuo lęšio tipo) susikerta atitinkamame antriniame židinyje. Pro plono lęšio optinį centrą einantys spinduliai savo krypties praktiškai nekeičia.

Vaizdo konstravimas objektyvuose. Norint sukurti šviečiančio taško vaizdą, iš šio taško reikia paimti bent du į objektyvą patenkančius spindulius ir sukonstruoti šių spindulių kelią. Paprastai parenkami spinduliai, kurie yra lygiagretūs pagrindinei optinei ašiai, eina per pagrindinį lęšio židinį arba eina per objektyvo optinį centrą. Šių spindulių arba jų plėtinių susikirtimas suteikia realų arba virtualų taško vaizdą. Norint gauti segmento vaizdą, konstruojami jo vaizdai ekstremalūs taškai. Jei šviečiantis objektas yra mažas segmentas, statmenas pagrindinei optinei ašiai, tada jo vaizdas taip pat bus vaizduojamas segmentu, statmenu pagrindinei optinei ašiai. Lengviausias būdas yra sukurti atkarpos, kurios vienas iš dviejų kraštinių taškų yra pagrindinėje optinėje ašyje, vaizdą: tokiu atveju sudaromas kito kraštutinio jo taško vaizdas ir statmenas nuleidžiamas į pagrindinę optinę ašį. (4 pav.). Antrinės optinės ašys ir antriniai fokusai taip pat gali būti naudojami vaizdams kurti. Atsižvelgiant į objektyvo tipą ir objekto padėtį objektyvo atžvilgiu, vaizdas gali būti padidintas arba sumažintas.

Kuriant vaizdus, ​​naudojami įprasti plono lęšio vaizdai:

↕ - abipus išgaubtas lęšis, ‍‍‍↕ - abipus išgaubtas objektyvas

Ryžiai. 4a. Realaus vaizdo konstravimas ploname susiliejančiame objektyve (objektas yra už židinio).

Ryžiai. 4b. Virtualaus vaizdo konstravimas ploname susiliejančiame lęšyje (objektas yra tarp židinio ir objektyvo).

Ryžiai. 4c. Virtualaus vaizdo konstravimas ploname besiskiriančiame objektyve (objektas yra už židinio).

Objektyvo formulė. Jei atstumą nuo objekto iki objektyvo žymėsime kaip –s, o atstumą nuo objektyvo iki vaizdo – kaip –s′, tai plono lęšio formulę galima parašyti taip:

kur R 1 ir R 2 yra lęšio sferinių paviršių kreivio spinduliai, n 1 yra medžiagos, iš kurios pagamintas lęšis, lūžio rodiklis, n 2 yra terpės, kurioje yra lęšis, lūžio rodiklis .

D vertė, lęšio židinio nuotolio atvirkštinė vertė, vadinama objektyvo optine galia ir matuojama dioptrijomis. Konverguojantis lęšis turi teigiamą optinę galią, o besiskiriantis lęšis turi neigiamą optinę galią.

Kitas svarbus objektyvo parametras yra linijinis didinimas G. Jis parodo vaizdo linijinio dydžio h′ santykį su atitinkamu objektų dydžiu h. Galima parodyti, kad Г=h′/h=s′/s.

Vaizdo trūkumai objektyve.

Sferinė aberacija veda prie to, kad taško vaizdas yra ne taškas, o mažo apskritimo pavidalu. Šis trūkumas atsiranda dėl to, kad spinduliai, einantys per centrinę lęšio sritį, ir spinduliai, einantys per jo kraštus, nesurenkami viename taške.

Chromatinė aberacija stebimas, kai sudėtinga šviesa, turinti skirtingo ilgio bangas, praeina pro objektyvą. Lūžio rodiklis priklauso nuo bangos ilgio. Dėl to vaizdo kraštai atrodo vaivorykštės spalvos.

Astigmatizmas yra vaizdo defektas, susijęs su židinio nuotolio priklausomybe nuo šviesos kritimo į objektyvą kampo. Tai lemia tai, kad taško vaizdas gali atrodyti kaip apskritimas, elipsė ar segmentas.

Iškraipymas- tai vaizdo trūkumas, kuris atsiranda, jei objekto šoninis padidinimas objektyvu matymo lauke yra nevienodas. Jei padidinimas mažėja nuo centro iki periferijos, atsiranda statinės iškraipymas, o jei atvirkščiai, atsiranda pagalvėlės iškraipymas.

Vaizdo defektus siekiama pašalinti arba sumažinti pasirenkant objektyvų sistemą.

Metodo teorija.

Patogus objektyvo židinio nuotolio nustatymo metodas yra Besselio metodas. Tai slypi tame, kad esant pakankamai dideliam atstumui L tarp objekto ir ekrano, galima rasti dvi objektyvo padėtis, kuriose gaunamas aiškus objekto vaizdas – vienu atveju padidintas, kitu sumažintas.

Šias nuostatas galima rasti išsprendus dviejų lygčių sistemą:

1/ s′ + 1/ s= 1/f.

Išreiškę s′ iš pirmosios lygties ir pakeisdami gautą išraišką į antrąją, gauname kvadratinę lygtį, kurios sprendimą galima parašyti:

. (1)

Kadangi šios lygties diskriminantas turi būti didesnis už nulį: L 2 – 4Lf≥0, tai L≥4f– tik esant tokiai sąlygai galima gauti du aiškius objekto vaizdus.

Iš (1) formulės matyti, kad yra dvi objektyvo padėtys, kurios suteikia aiškų objekto vaizdą, simetriškai išsidėsčiusios segmento tarp objekto ir ekrano centro atžvilgiu. Atstumą r tarp šių padėčių galima rasti pagal formulę:

. (2)

Jei iš šios formulės išreiškiame objektyvo židinio nuotolį, gauname:

. (3)

Skirtingo objektyvo židinio nuotolis negali būti nustatytas tokiu būdu, nes jis nepateikia tikrų subjekto vaizdų. Bet jei besiskiriantis lęšis derinamas su stipresniu konverguojančiu lęšiu, gausite susiliejančių lęšių sistemą. Sistemos ir renkančio lęšio židinio nuotolius galima rasti naudojant Besselio metodą, o besiskiriančio lęšio židinio nuotolį galima nustatyti pagal ryšį:

1/f Σ =1/f + + 1/f - , kuris yra toks:

. (4)

Laboratorijos įrengimas

Laboratorijoje yra lazdelės tipo optinis stendas. Rėmuose esantys lęšiai dedami tarp strypų ir gali būti judinami išilgai jų. Atstumui matuoti naudojama matavimo juosta. Šviečiančiam objektui imituoti naudojama dvimatė difrakcinė gardelė (centrinė objekto MOL-1 zona), apšviesta lazeriu. Vaizdas e ekrane yra kryžiaus formos figūra, susidedanti iš ryškių dėmių. Išvaizda montavimas parodytas fig. 5.

1 – lazeris,

2 – difrakcinė gardelė,

3 – objektyvas,

4 – ekranas,

5 – optinis suoliukas.

5 pav. Objektyvo židinio nuotolio nustatymo nustatymas.

Darbo tvarka

Sumontuokite lazerį, groteles ir ekraną. Įjunkite lazerį. At teisingas montavimasšviesi vieta turi būti ekrano centre ir būti apvalios formos. Išmatuokite atstumą L tarp grotelių ir ekrano.

Į traktą įdėkite surinkimo lęšį. Perkeldami jį, suraskite jo dviejų padėčių koordinates x 1 ir x 2, kad gautumėte aiškius padidintus ir sumažintus vaizdus. Pakartokite matavimus 5 kartus. Įveskite rezultatus į lentelę.

Įdėkite besiskiriantį objektyvą į kelią. Pakartokite dviejų lęšių sistemos matavimus pagal 2 veiksmą. Įveskite rezultatus į lentelę.

Išimkite lęšius iš laikiklio ir uždėkite ekraną taip, kad būtų aiškiai matomos šviesios dėmės, sudarančios kryžių. Pirmiausia uždėkite vieną lęšį, tada kitą, tada abu maždaug pusiaukelėje tarp grotelių ir ekrano ir kiekvienu atveju nubrėžkite šviesos dėmių pasiskirstymo struktūrą.

Nustatykite vidutines koordinačių x 1 ir x 2 vertes vienam objektyvui ir lęšių sistemai, kiekvienu atveju raskite atstumą pagal (2) formulę.

Naudodami (3) formulę nustatykite susiliejančio objektyvo ir dviejų objektyvų sistemos židinio nuotolius. Apskaičiuokite matavimo paklaidas.

Naudodami formulę nustatykite besiskiriančio objektyvo židinio nuotolį

Remdamiesi eskizais (4 punktas), padarykite išvadą apie kiekvieno objektyvo ir dviejų lęšių sistemos iškraipymo pobūdį.

		Konverguojantis objektyvas				Dviejų objektyvų sistema

Kontroliniai klausimai

Kuris objektyvas vadinamas plonu?

Kokia yra pagrindinė lęšio optinė ašis, pagrindinis objektyvo židinys (konverguojantis ir besiskiriantis)?

Kas yra antrinė optinė ašis, antrinis fokusas?

Užrašykite ir paaiškinkite plono lęšio formulę. Kokia yra objektyvo optinė galia ir didinimas?

Kokie pagrindiniai vaizdų trūkumai objektyve, kokia jų esmė?

Sukurkite objekto vaizdą objektyve (lęšio tipą ir objekto padėtį nustato mokytojas).

Kokia yra Besselio metodo esmė?