Cum se determină distanța focală a unui obiectiv. Construcție în lentile

Termenul de distanță focală a unui obiectiv este familiar multor oameni de la lecțiile de fizică de la școală. Distanța focală a unui obiectiv se referă la distanța de la obiectivul în sine la planul său focal, măsurată în milimetri. Planul focal și planul lentilei sunt reciproc paralele, iar planul focal trece prin focarul lentilei.

Focalizarea este punctul în care converg toate razele care trec prin lentilă. Într-o cameră digitală, există o matrice CCD în planul focal. Astfel, obiectivul camerei colectează fluxul luminos și asigură focalizarea acestuia pe matricea fotosensibilă. Gradul de mărire al lentilei depinde direct de distanța focală. Pe măsură ce distanța focală crește, mărirea lentilei crește, dar unghiul său de vizualizare se îngustează.

Figura 1. Focalizare și plan focal pentru o lentilă convergentă biconvexă.

În funcție de distanța focală a obiectivului, lentilele sunt împărțite în unghi larg și unghi lung. Lentilele cu unghi larg, numite adesea pur și simplu obiective cu unghi larg, par să îndepărteze subiectul fotografiat de privitor, făcându-l mai mic.Numele provine de la faptul că au un unghi de vizualizare foarte mare (larg). Lentilele cu distanță focală mare vă permit să măriți (apropiați) subiectul fotografiat de privitor, dar unghiul lor de acoperire este mult mai mic.

Figura 2. Tipuri de lentile după distanța focală și unghiul de acoperire.

Ce determină distanța focală a obiectivului?

Focalizarea pe subiect depinde de dimensiunea matricei CCD. Pentru camerele cu film, această dimensiune coincide cu lățimea cadrului de 35 mm. filme. Cu toate acestea, la camerele digitale dimensiunile matricei sunt mult mai mici și, în plus, diferă semnificativ în funcție de modelul camerei și producătorul acesteia.

Prin urmare, s-a decis să se dea parametrii distanței focale a obiectivului camerei digitale în raport cu standardul de 35 mm. Acest lucru a permis să se facă comparații tipuri variate lentile după distanța focală a lentilei, fără a ține cont de parametrii matricelor și, de asemenea, determină următoarele:

1. Un obiectiv cu distanta focala a unui obiectiv de 50 mm are un unghi de vizualizare corespunzator unghiului de vizualizare al ochiului uman si este folosit in principal pentru fotografierea unor cadre medii.
2. Distanta focala Lentilele 90 – 130 mm sunt ideale pentru fotografia de portret. Astfel de lentile au o adâncime mică de câmp, ceea ce vă permite să creați un bokeh frumos.
3. Teleobiectivele încep de la 200 mm. Sunt ideale pentru a fotografia animale, păsări sau sporturi de la distanțe mari.
4. Lentilele cu o distanță focală de 28 – 35 mm sunt potrivite pentru fotografierea în interior unde nu există suficientă libertate de mișcare. Cel mai adesea instalat în camere ieftine entry-level.
5. Lentilele cu o distanță focală a obiectivului mai mică de 20 mm se numesc ochi de pește. Aplicația principală este crearea de fotografii artistice.

Lentile varifocale și zoom digital

Camerele digitale au de obicei lentile care au o lungime focală variabilă. În funcție de distanța focală setată, acestea pot fi atât unghi larg, cât și teleobiectiv. Creșterea distanței focale se poate realiza prin optică sau software (digital).

O creștere optică a distanței focale a lentilei se realizează datorită opticii lentilei, adică prin modificarea distanței focale. Această tehnică nu este calitatea imaginii. Lentilele moderne vă permit să obțineți o mărire a imaginii de 12 ori. Mărirea maximă poate fi determinată cu ușurință de marcajele de pe lentilă. Să presupunem că intervalul este de 5,4 - 16,2 mm. Apoi, creșterea maximă va fi 16,2/5,4 = 3, adică o creștere de trei ori.

Figura 3. Teleobiectiv Nikkor cu distanta focala 80-400 mm.

Zoom-ul digital mărește factorul de mărire, dar degradează foarte mult imaginea, astfel încât poate fi folosit doar în cazuri extreme când calitatea imaginii nu este atât de critică. O creștere similară poate fi făcută pe un computer în timpul procesării ulterioare a imaginii.

Esența zoom-ului digital este destul de simplă. Procesorul dintr-o cameră sau computer calculează ce pixeli de culoare să adauge imaginii și în ce locuri atunci când este mărită. Problema cu pierderea calității imaginii este că acești noi pixeli nu au fost acceptați de senzor deoarece nu erau prezenți în imaginea originală.

P.S. Dacă acest articol ți-a fost util, distribuie-l prietenilor tăi în rețelele sociale! Pentru a face acest lucru, trebuie doar să faceți clic pe butoanele de mai jos și să lăsați comentariul dvs.!

Tutorial video 2: Dispersing lens - Fizica în experimente și experimente

Lectura: Lentile convergente și divergente. Lentila subțire. Distanța focală și putere optică lentilă subțire

Obiectiv. Tipuri de lentile

După cum știți, toate fenomenele și procesele fizice sunt utilizate în proiectarea mașinilor și a altor echipamente. Refracția luminii nu face excepție. Acest fenomen a fost folosit la fabricarea de camere, binocluri și ochiul uman este, de asemenea, un fel de dispozitiv optic capabil să schimbe cursul razelor. Pentru aceasta este folosită o lentilă.

Obiectiv- acesta este un corp transparent, care este limitat pe două laturi de sfere.

ÎN curs şcolar fizicienii consideră lentilele din sticlă. Cu toate acestea, pot fi folosite și alte materiale.

Există mai multe tipuri principale de lentile care îndeplinesc funcții specifice.

Lentila biconvexa

Dacă lentilele sunt formate din două emisfere convexe, atunci ele se numesc biconvexe. Să vedem cum se comportă razele când trec printr-o astfel de lentilă.

Pe imagine A 0 D- aceasta este axa optică principală. Aceasta este raza care trece prin centrul lentilei. Lentila este simetrică față de această axă. Toate celelalte raze care trec prin centru se numesc axe secundare; simetria relativă nu este observată.

Luați în considerare o rază incidentă AB, care se refractă datorită trecerii la alt mediu. După ce raza refractată atinge al doilea perete al sferei, este refractată din nou până când intersectează axa optică principală.

Din aceasta putem concluziona că, dacă o anumită rază a fost paralelă cu axa optică principală, atunci după trecerea prin lentilă va intersecta axa optică principală.

Toate razele care sunt situate în apropierea axei se intersectează într-un punct, creând un fascicul. Acele raze care sunt departe de axă se intersectează într-un loc mai aproape de lentilă.

Fenomenul în care razele converg într-un punct se numește focalizarea, iar punctul de focalizare este se concentreze.

Focalizarea (distanța focală) este indicată în figură prin literă F.

O lentilă în care razele sunt colectate la un punct în spatele ei se numește lentilă convergentă. Acesta este biconvex lentila este colectare.

Orice obiectiv are două puncte focale - sunt în fața obiectivului și în spatele acestuia.

Lentila biconcava

O lentilă formată din două emisfere concave se numește biconcav.

După cum se poate observa din figură, razele care lovesc o astfel de lentilă sunt refractate, iar la ieșire nu intersectează axa, ci, dimpotrivă, tind să se îndepărteze de aceasta.

Din aceasta putem concluziona că o astfel de lentilă se împrăștie și, prin urmare, este numită dispersiv.

Dacă razele împrăștiate sunt continuate în fața lentilei, ele vor converge într-un punct, care se numește focalizare imaginară.

Lentilele convergente și divergente pot lua și alte forme, așa cum se arată în figuri.

1 - biconvex;

2 - plan-convex;

3 - concav-convex;

4 - biconcav;

5 - plat-concav;

6 - convex-concav.

În funcție de grosimea lentilei, acesta poate refracta razele fie mai puternice, fie mai slabe. Pentru a determina cât de puternic refractează o lentilă, o cantitate numită putere optică .

D este puterea optică a lentilei (sau a sistemului de lentile);

F este distanța focală a obiectivului (sau a sistemului de lentile).

[D] = 1 dioptrie. Unitatea de măsură a puterii obiectivului este dioptria (m -1).

Lentila subțire

Când studiem lentilele, vom folosi conceptul de lentilă subțire.

Deci, să ne uităm la un desen care arată o lentilă subțire. Deci, o lentilă subțire este una a cărei grosime este destul de mică. Cu toate acestea, incertitudinea este inacceptabilă pentru legile fizice, așa că folosirea termenului „suficient” este riscantă. Se crede că o lentilă poate fi numită subțire atunci când grosimea este mai mică decât razele a două suprafețe sferice.

O lentilă convergentă este sistem optic, care este ca o sferă aplatizată, ale cărei margini sunt mai puțin groase decât centrul optic. Pentru a construi corect o imagine într-o lentilă convergentă, trebuie să luați în considerare mai multe Puncte importante, care va juca un rol cheie atât în ​​construcția, cât și în imaginea rezultată a obiectului. Multe dispozitive moderne funcționează pe aceste principii simple, folosind proprietățile unei lentile convergente și geometria construcției unei imagini a unui obiect.

Apărut în secolul al XX-lea, cuvântul provine din latină. Sticlă desemnată cu un centru convex sau concav. După o scurtă perioadă de timp, a început să fie utilizat în mod activ în fizică și s-a răspândit cu ajutorul științei și instrumentelor care au fost realizate pe baza ei. Diagrama unei lentile colectoare este un sistem de două emisfere aplatizate la margini, care sunt legate între ele printr-o latură plată și au același centru.

Punctul focal al unei lentile convergente este punctul în care se intersectează toate razele de lumină care trec. Acest punct este foarte important la construcție.

Distanța focală a lentilei colectoare- acesta nu este altceva decât un segment de la centrul acceptat al lentilei până la focalizare.

În funcție de locul exact pe care va fi amplasat obiectul care urmează să fie construit pe axa optică, puteți obține mai multe opțiuni tipice. Primul lucru de luat în considerare este când subiectul este direct focalizat. În acest caz, pur și simplu nu va fi posibilă construirea unei imagini, deoarece razele vor rula paralele unele cu altele. Prin urmare, este imposibil să obțineți o soluție. Acesta este un fel de anomalie în construcția imaginii unui obiect, care este justificată de geometrie.

Construirea unei imagini cu o lentilă convergentă subțire nu este dificil dacă folosești abordarea corectăși un algoritm datorită căruia poți obține o imagine a oricărui obiect. Pentru a construi o imagine a unui obiect sunt suficiente două puncte principale, cu ajutorul cărora nu va fi dificil să proiectați imaginea obținută ca urmare a refracției luminii într-o lentilă colectoare. Merită remarcat principalele puncte în timpul construcției, fără de care va fi imposibil de făcut:

• O linie care trece prin centrul lentilei este considerată o rază, care își schimbă foarte ușor direcția în timpul trecerii prin lentilă.
• O linie trasată paralelă cu axa sa optică principală, care, după refracția în lentilă, trece prin focalizarea lentilelor convergente

Vă rugăm să rețineți că informațiile despre modul în care se calculează formula lentila optică disponibil la această adresă: .

Construirea unei imagini într-o fotografie cu lentile convergente

Mai jos sunt fotografii pe tema articolului „Construirea unei imagini într-o lentilă convergentă”. Pentru a deschide galeria foto, faceți clic pe miniatura imaginii.

Concentrează-te distanţă este cea mai importantă colațiune fiecare lentile. Cu toate acestea, în mod tradițional, acest parametru nu este indicat pe lupă în sine. În cele mai multe cazuri, ele indică doar factorul de mărire, iar pe lentilele fără ramă nu există deseori nici un marcaj.

Vei avea nevoie

• Sursă de lumină
• Ecran
• Rigla
• Creion

Instrucțiuni

1. O metodă primitivă pentru determinarea distanței focale lentile– experimental. Plasați sursa de lumină la o anumită distanță de ecran, depășind evident distanța focală dublă distanţă lentile. Plasați o riglă paralelă cu segmentul imaginar care conectează sursa de lumină la ecran. Așezați lentila lângă sursa de lumină. Deplasați-l încet spre ecran până când apare pe el o imagine clară a sursei de lumină. Marcați pe riglă cu un creion locul unde se află lentila.

2. Continuați să mutați lentila spre ecran. La un anumit moment, o imagine clară a sursei de lumină va apărea din nou pe ecran. De asemenea, marcați această locație pe riglă lentile .

3. Măsura distanţăîntre sursa de lumină și ecran. Pătrat-o.

4. Măsura distanţăîntre prima și a doua locație lentileși, de asemenea, pătrat.

5. Scădeți al 2-lea din primul total la pătrat.

6. Împărțiți numărul rezultat din scădere la cvadruplu distanţăîntre sursa de lumină și ecran și obții focalizare distanţă lentile. Acesta va fi exprimat în aceleași unități în care s-au făcut măsurătorile. Dacă acest lucru nu vă convine, convertiți-l în unități care sunt confortabile pentru dvs.

7. Determinați focalizarea distanţă dispersiv lentile direct de neconceput. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de o lentilă suplimentară - o lentilă de colectare și focala acesteia distanţă poate fi necunoscut.

8. Poziționați sursa de lumină, ecranul și rigla în același mod ca în abilitățile anterioare. Îndepărtând încet lentila de colectare de sursa de lumină, obțineți o imagine clară a sursei de lumină pe ecran. Blocați lentila în această poziție.

9. Între ecran și lentila convergentă, plasați o focală divergentă distanţă pe care doriți să le măsurați. Imaginea va deveni neclară, dar nu trebuie să acordați atenție acestui lucru deocamdată. Măsurați cât de departe este acest obiectiv de ecran.

10. Mutați ecranul departe de lentile până când imaginea devine din nou focalizată. Măsoară nou distanţă de la ecran la difuzor lentile .

11. Înmulțiți primul distanţă pentru al doilea.

12. Scădeți al doilea distanţă din prima.

13. Împărțiți rezultatul înmulțirii cu rezultatul scăderii și obțineți focalizare distanţă dispersiv lentile .

Există două tipuri de lentile - convergente (convexe) și divergente (concave). Concentrează-te distanţă lentile – distanţă din lentile până la un punct care este o imagine a unui obiect nemăsurat de îndepărtat. Mai simplu spus, este punctul în care razele paralele de lumină se intersectează după ce trec prin lentilă.

Vei avea nevoie

• Pregătiți o lentilă, o foaie de hârtie, o riglă centimetru (25-50 cm), o sursă de lumină (o lumânare aprinsă, un felinar, o lampă mică de masă).

Instrucțiuni

1. Metoda 1 este cea mai primitivă. Mergeți într-un loc însorit. Cu sprijinul lentile focalizați razele clare pe o coală de hârtie. Schimbarea distanţăîntre lentilă și hârtie, obțineți cea mai mică dimensiune a punctului rezultat. Ca de obicei, hârtia începe să se carbonizeze. Distanța dintre obiectiv și foaia de hârtie în acest moment va corespunde distanței focale lentile .

2. Metoda 2 este tipică. Așezați sursa de lumină pe marginea mesei. Asezati un paravan improvizat pe cealalta margine, la o distanta de 50-80 cm. Fă-l dintr-un teanc de cărți sau o cutie mică și o coală de hârtie fixată vertical. Prin mișcarea lentilei, obțineți o imagine clară (cu susul în jos) a sursei de lumină pe ecran. Măsurați distanțe de la lentile la ecran și de la lentile la sursa de lumină. Acum calculul. Înmulțiți distanțele rezultate și împărțiți cu distanţă de la ecran la sursa de lumină. Numărul rezultat va fi numărul focal distanţă m lentile .

3. Pentru împrăștiere lentile totul este un pic mai dificil. Utilizați același echipament ca pentru a doua metodă cu o lentilă convergentă. Plasați lentila divergentă între ecran și lentila convergentă. Mișcare lentile pentru a obține o imagine clară a sursei de lumină. Fixați lentila convergentă static în această locație. Măsura distanţă de la ecran la difuzor lentile. Marcați cu cretă sau creion locul împrăștierii lentileși scoateți-l. Mutați ecranul mai aproape de lentila convergentă până când obțineți o imagine rece a sursei de lumină pe ecran. Măsura distanţă de la ecran până la locul unde se afla lentila divergentă. Înmulțiți distanțele rezultate și împărțiți cu diferența lor (scădeți cel mai mic din cel mai mare). Rezultatul este gata.

Notă!
Aveți grijă când utilizați surse de lumină. Respectați regulile electrice și de siguranță la incendiu.

Sfaturi utile
Dacă toate măsurătorile sunt luate în milimetri, atunci distanța focală rezultată va fi în milimetri.

Concentrează-te distanţă este distanța de la centrul optic până la planul focal la care sunt colectate razele și se formează imaginea. Se măsoară în milimetri. La achiziționarea unui aparat foto este strict necesar să se cunoască distanța focală a obiectivului, deoarece cu cât este mai mare, cu atât obiectivul mărește mai puternic imaginea subiectului fotografiat.

Vei avea nevoie

• Calculator.

Instrucțiuni

1. 1a metoda. Distanța focală poate fi determinată folosind formula lentilei subțiri: 1/distanța de la obiectiv la obiect+1/distanța de la obiectiv la imagine=1/distanța focală principală a obiectivului. Din această formulă, exprimați distanța focală principală a lentilei. Ar trebui să obțineți următoarea formulă: distanța focală principală a lentilei = distanța de la obiectiv la imagine * distanța de la obiectiv la obiect / (distanța de la obiectiv la imagine + distanța de la obiectiv la obiect). Acum calculați o cantitate necunoscută folosind un calculator.

2. Dacă în fața ta nu este o lentilă subțire, ci o lentilă groasă, atunci formula rămâne fără metamorfoză, dar distanțele se măsoară nu din centrul lentilei, ci din planurile principale. Pentru o imagine reală de la un obiect real într-o lentilă convergentă, luați distanța focală ca valoare corectă. Dacă obiectivul este divergent, distanța focală este negativă.

3. a 2-a metoda. Distanța focală poate fi determinată folosind formula de scară a imaginii: scară = distanța focală a lentilei/(distanța de la obiectiv la imagine - distanța focală a lentilei) sau scara = (distanța de la obiectiv la imagine - distanța focală de lentila)/distanța focală a lentilei. Exprimând distanța focală din această formulă, o puteți calcula cu ușurință.

4. a 3-a metoda. Distanța focală poate fi determinată folosind formula puterii optice a lentilei: puterea optică a lentilei = 1/distanță focală. Să exprimăm distanța focală din această formulă: distanța focală = 1/putere optică. Numără-l.

5. A patra metodă. Dacă vi se oferă grosimea și mărirea lentilei, atunci înmulțiți-le pentru a găsi distanța focală.

6. Acum știi cum să detectezi distanța focală. Alege una sau alta dintre metodele de mai sus în funcție de ceea ce ți se dă, iar apoi vei rezolva cu ușurință sarcina care ți-a fost atribuită. Asigurați-vă că determinați ce obiectiv se află în fața dvs., deoarece aceasta determină dacă distanța focală are o valoare pozitivă sau negativă. Și atunci vei rezolva totul fără o singură greșeală.

Universitatea Federală din Orientul Îndepărtat

Departamentul de Fizică Generală

LUCRĂRI DE LABORATOR Nr 1.1

Determinarea distanțelor focale ale lentilelor convergente și divergente folosind metoda Bessel

Vladivostok

Scopul lucrării: studierea proprietăților lentilelor convergente și divergente și a sistemelor acestora, familiarizarea cu metoda Bessel, determinarea distanței focale a lentilei.

Scurtă teorie

O lentilă este un corp transparent la lumină, delimitat de două suprafețe sferice. Principalele tipuri de lentile sunt prezentate în Fig. 1.

Adunarea (în aer):

1 – lentilă biconvexă,

2 – lentilă plat-convexă,

3 – lentilă concav-convexă.

Imprăștire (în aer):

4 – lentilă biconcavă,

5 – lentilă plat-concavă,

6 – lentilă convex-concavă.

O lentilă a cărei grosime este mult mai mică decât oricare dintre razele sale de curbură se numește subțire.

Un sistem optic se numește centrat dacă centrele de curbură ale tuturor suprafețelor sale de refracție se află pe o singură linie dreaptă, numită axa optică principală a sistemului. Punctul de intersecție a planului lentilei cu axa optică se numește centrul optic al unei lentile subțiri. Orice linie dreaptă care trece prin centrul optic al lentilei și nu coincide cu axa optică principală se numește axă optică secundară.

Dacă razele paralele cu axa optică principală cad pe o lentilă colectoare, atunci, după refracția în lentilă, ele se intersectează într-un punct situat pe axa optică principală și numită focarul principal al lentilei F (Fig. 2). Un obiectiv are două puncte focale principale de fiecare parte a acestuia. Distanța f de la centrul optic la focar se numește distanță focală. Dacă razele de curbură ale suprafețelor lentilei sunt aceleași și mediul este același pe ambele părți ale lentilei, atunci distanța focală a lentilei este aceeași.

Orez. 2. Calea razelor într-o lentilă colectoare.

Dacă razele paralele cu axa optică principală cad pe o lentilă divergentă, atunci la un moment dat, numit și focar principal, nu razele refractate în sine se intersectează, ci prelungirile lor (Fig. 3). Focalizarea în acest caz se numește imaginară, iar distanța focală este considerată negativă. Un obiectiv divergent are, de asemenea, două puncte focale principale de ambele părți ale acestuia.

Orez. 3. Calea razelor într-o lentilă divergentă.

Planul care trece prin focarul principal al lentilei perpendicular pe axa optică principală se numește plan focal, iar punctul de intersecție a oricărei axe secundare cu planul focal se numește focar secundar. Dacă un fascicul de raze paralel cu o axă secundară cade pe o lentilă, atunci după refracție fie razele în sine, fie prelungirile lor (în funcție de tipul de lentilă) se intersectează la focarul secundar corespunzător. Razele care trec prin centrul optic al unei lentile subțiri practic nu își schimbă direcția.

Construirea unei imagini în lentile. Pentru a construi o imagine a unui punct luminos, din acest punct este necesar să luăm cel puțin două raze incidente pe lentilă și să construim traseul acestor raze. De regulă, sunt selectate razele care sunt paralele cu axa optică principală, trecând prin focarul principal al lentilei sau trecând prin centrul optic al lentilei. Intersecția acestor raze, sau prelungirile lor, oferă o imagine reală sau virtuală a unui punct. Pentru a obține o imagine a unui segment, se construiesc imagini ale acestuia puncte extreme. Dacă un obiect luminos este un segment mic perpendicular pe axa optică principală, atunci imaginea sa va fi reprezentată și de un segment perpendicular pe axa optică principală. Cel mai simplu mod este de a construi o imagine a unui segment, unul dintre cele două puncte extreme ale căruia se află pe axa optică principală: în acest caz, se construiește o imagine a celuilalt punct extrem al său și o perpendiculară este coborâtă pe axa optică principală. (Fig. 4). Axele optice secundare și focusurile secundare pot fi, de asemenea, folosite pentru a construi imagini. În funcție de tipul de lentilă și de poziția obiectului față de obiectiv, imaginea poate fi mărită sau redusă.

La construirea imaginilor, se folosesc imagini convenționale ale unei lentile subțiri:

↕ - lentilă biconvexă, ‍‍‍‍↕ - lentilă biconcavă

Orez. 4a. Construcția unei imagini reale într-o lentilă convergentă subțire (obiectul se află în spatele focalizării).

Orez. 4b. Construcția unei imagini virtuale într-o lentilă convergentă subțire (obiectul este situat între focalizare și lentilă).

Orez. 4c. Construcția unei imagini virtuale într-o lentilă divergentă subțire (obiectul se află în spatele focalizării).

Formula lentilelor. Dacă notăm distanța de la obiect la lentilă ca –s, iar distanța de la lentilă la imagine ca –s′, atunci formula pentru o lentilă subțire poate fi scrisă ca:

unde R 1 și R 2 sunt razele de curbură ale suprafețelor sferice ale lentilei, n 1 este indicele de refracție al substanței din care este realizată lentila, n 2 este indicele de refracție al mediului în care se află lentila .

Valoarea D, reciproca distanței focale a lentilei, se numește puterea optică a lentilei și se măsoară în dioptrii. O lentilă convergentă are o putere optică pozitivă, în timp ce o lentilă divergentă are o putere optică negativă.

Un alt parametru important al lentilei este mărirea liniară G. Acesta arată raportul dintre dimensiunea liniară a imaginii h′ și dimensiunea corespunzătoare a obiectelor h. Se poate arăta că Г=h′/h=s′/s.

Dezavantajele imaginii din obiectiv.

Aberația sferică duce la faptul că imaginea punctului nu este un punct, ci sub forma unui cerc mic. Acest dezavantaj se datorează faptului că razele care trec prin regiunea centrală a lentilei și razele care trec prin marginile acesteia nu sunt colectate la un moment dat.

Aberatie cromatica observat atunci când lumina complexă care conține unde de lungimi diferite trece printr-o lentilă. Indicele de refracție depinde de lungimea de undă. Acest lucru face ca marginile imaginii să apară de culoarea curcubeului.

Astigmatism este un defect de imagine asociat cu dependența distanței focale de unghiul de incidență a luminii asupra lentilei. Acest lucru duce la faptul că imaginea unui punct poate arăta ca un cerc, elipsă sau segment.

Deformare- aceasta este o lipsă de imagine care apare dacă mărirea laterală a unui obiect de către o lentilă în câmpul vizual nu este aceeași. Dacă mărirea scade de la centru spre periferie, apare o distorsiune în baril, iar dacă invers, apare o distorsiune în pernuță.

Defectele de imagine se caută să fie eliminate sau reduse prin selectarea unui sistem de lentile.

Teoria metodei.

O metodă convenabilă pentru determinarea distanței focale a unui obiectiv este metoda Bessel. Constă în faptul că la o distanță L suficient de mare între obiect și ecran se pot găsi două poziții ale lentilei la care se obține o imagine clară a obiectului – într-un caz mărită, în celălalt redusă.

Aceste prevederi pot fi găsite prin rezolvarea unui sistem de două ecuații:

1/ s′ + 1/ s= 1/f.

Exprimând s′ din prima ecuație și substituind expresia rezultată în a doua, obținem o ecuație pătratică, a cărei soluție se poate scrie:

. (1)

Deoarece discriminantul acestei ecuații trebuie să fie mai mare decât zero: L 2 – 4Lf≥0, atunci L≥4f– numai în această condiție se pot obține două imagini clare ale unui obiect.

Din formula (1) rezultă că există două poziții ale lentilei care oferă o imagine clară a obiectului, situate simetric față de centrul segmentului dintre obiect și ecran. Distanța r dintre aceste poziții poate fi găsită din formula:

. (2)

Dacă exprimăm distanța focală a lentilei din această formulă, obținem:

. (3)

Distanța focală a unei lentile divergente nu poate fi determinată în acest fel, deoarece nu oferă imagini reale ale subiectului. Dar dacă o lentilă divergentă este combinată cu o lentilă convergentă mai puternică, obțineți un sistem de lentile convergente. Distanța focală a sistemului și a lentilei colectoare pot fi găsite folosind metoda Bessel, iar distanța focală a lentilei divergente poate fi determinată apoi din relația:

1/f Σ =1/f + + 1/f - , care urmează:

. (4)

Amenajarea laboratorului

Configurația laboratorului include un banc optic tip tijă. Lentilele din rame sunt plasate între tije și pot fi mutate de-a lungul acestora. Pentru a măsura distanța este folosită o bandă de măsurare. Pentru a simula un obiect luminos, se folosește o rețea de difracție bidimensională (zona centrală a obiectului MOL-1), iluminată de un laser. Imaginea e de pe ecran este o figură în formă de cruce constând din puncte luminoase. Aspect instalarea este prezentată în fig. 5.

1 – laser,

2 – rețeaua de difracție,

3 – obiectiv,

4 – ecran,

5 – banc optic.

Fig.5. Setare pentru determinarea distanței focale a obiectivului.

Comandă de lucru

Instalați laserul, grila și ecranul. Porniți laserul. La instalare corectă punctul luminos ar trebui să fie în centrul ecranului și să aibă o formă rotundă. Măsurați distanța L dintre grilă și ecran.

Instalați o lentilă de colectare în tract. Deplasându-l, găsiți coordonatele x 1 și x 2 ale celor două poziții ale sale, oferind imagini clare mărite și reduse. Repetați măsurătorile de 5 ori. Introduceți rezultatele în tabel.

Instalați o lentilă divergentă în traseu. Repetați măsurătorile conform pasului 2 pentru un sistem de două lentile. Introduceți rezultatele în tabel.

Scoateți lentilele din suport și instalați ecranul astfel încât punctele luminoase care formează o cruce să fie clar vizibile. Așezați mai întâi o lentilă, apoi cealaltă, apoi ambele aproximativ la jumătatea distanței dintre grătar și ecran și schițați structura distribuției punctelor de lumină în fiecare caz.

Determinați valorile medii ale coordonatelor x 1 și x 2 pentru o lentilă și pentru un sistem de lentile, găsiți distanța în fiecare caz folosind formula (2).

Determinați distanța focală pentru o lentilă convergentă și pentru un sistem de două lentile folosind formula (3). Calculați erorile de măsurare.

Determinați distanța focală a lentilei divergente folosind formula

Pe baza schițelor realizate (articolul 4), trageți o concluzie despre natura distorsiunii fiecărei lentile și un sistem de două lentile.

		Lentila convergente				Sistem cu două lentile

Întrebări de control

Care lentilă se numește subțire?

Care este axa optică principală a unui obiectiv, focalizarea principală a unei lentile (convergente și divergente)?

Ce este o axă optică secundară, focalizare secundară?

Scrieți și explicați formula pentru o lentilă subțire. Care este puterea optică și mărirea unui obiectiv?

Care sunt principalele dezavantaje ale imaginilor dintr-un obiectiv, care este esența lor?

Construiți o imagine a unui obiect într-o lentilă (tipul de lentilă și poziția obiectului sunt stabilite de profesor).

Care este esența metodei Bessel?