Construirea unui punct luminos în colectare. Construirea imaginilor în lentile

Cu ajutorul lentilei pot fi colectate într-un singur punct, nu numai razele paralele. Experiența arată că razele care cad pe o lentilă de colectare de la un punct S, după ce obiectivul este colectat din nou la un punct S1 (figura 30.8, a), adică lentila creează o imagine reală   punctul luminos S la punctul S1. Această imagine poate fi imaginară. În fig. 30.8, b arată cursul razei care se încadrează de la punctul S pe obiectivul împrăștiat. După lentilă, ele merg într-o grindă divergentă, dar astfel încât extensiile lor în direcția opusă converg în S1. Să vedem cum este construit în trei cazuri imaginea punctului luminos creat de lentilă, localizată pe axa optică principală a lentilei.

1. Punctul S este situat în spatele focusului principal al obiectivului F (fig.30.9). De la momentul respectiv S1 toate razele converg după refracție în lentilă, apoi pentru a determina poziția   punctele S1 sunt suficiente pentru a stabili unde se intersectează două astfel de raze.

DF-ul direct este axa optică principală a lentilei de colectare, iar KM este planul focal al acestei lentile. Fasciculul care vine de la punctul S de-a lungul axei optice principale trece lentila fără refracție, prin urmare imaginea punctului S va fi localizată pe axa optică principală a DF. Pentru a afla exact unde va fi imaginea punctului S, să găsim cursul unui fascicul arbitrar SA după obiectiv. Pentru aceasta, din punctul O vom efectua o axă optică secundară paralelă cu fasciculul SA.   Acesta va traversa planul focal al CM într-un anumit punct A1. O linie dreaptă trasată prin punctele A și A1 stabilește cursul fasciculului SA după refracție în lentilă. Continuând linia dreaptă AA1 până la intersecția cu axa optică principală, obținem punctul S1, care determină poziția imaginii punctului S, creat de obiectiv. Este clar că orice alt fascicul SB, după refracție în lentilă, va trece de asemenea prin punctul S1 (figura 30.9); axa optică secundară OB1 este paralelă cu fasciculul SB.

2. Punctul S se află între focalizarea principală și centrul optic al obiectivului (figura 30.10). Ca și în primul caz, imaginea punctului S va fi undeva pe axa optică principală. Pentru a stabili exact unde, selectați o rază arbitrară.SA, care se încadrează pe lentilă.   Realizați axa optică secundară OA1, paralel cu SA, apoi linia dreaptă AA1 până la intersecția cu axa optică principală la punctul S1. Aceasta din urmă determină poziția imaginii imaginare a punctului S pentru cazul în cauză.

3. Punctul luminos este situat pe axa optică principală a lentilei difuzate (figura 30.11). Când se construiește o imagine în acest caz, planul focal trebuie să fie luat de pe aceeași parte a obiectivului ca punctul din Imaginea punctului luminos S și în acest caz trebuie să fie pe axa optică principală a obiectivului. Selectați o rază arbitrarăSA și desfășoară în paralel cu el axa secundară OA1.   Punctul de intersecție al liniei drepte AA1 cu axa optică principală va determina poziția imaginii imaginare S1. Rețineți că imaginea unei surse punctuale reale de lumină într-o lentilă difuză produce întotdeauna o imagine imaginară.

a) Construim o imagine a unui punct luminos situat pe axa optică principală în trei cazuri:

1) punctul S   situată în spatele focusului principal al lentilei de colectare.

Pentru a construi o imagine, este suficient să se stabilească cursul a două raze: prima grindă este îndreptată de-a lungul axei optice principale - trece prin lentilă fără refracție. Cel de-al doilea este îndreptat arbitrar spre obiectiv, dar în paralel cu acesta tragem axa secundară și găsim punctul de intersecție al axei secundare și al planului focal, adică focalizare laterală. pentru că toate razele paralele cu axa secundară sunt colectate în focarul secundar, apoi fasciculul ales va trece prin focalizarea secundară. Intersecția acestei raze cu prima rază va da imaginea unui punct luminos S 1 .

  2) punctul S   situat între focalizarea principală și centrul optic al obiectivului. Construcția este similară cu cea precedentă, dar razele care ies din lentilă diferă, vedem, continuând razele spre stânga, punctul de unde se presupune că ieșesc, aceasta este imaginea imaginară a punctului S 1 .

3) Punctul luminos se află pe axa secundară.

a) în spatele planului focal al lentilei de colectare.

  Pentru a construi o imagine, puteți utiliza oricare două dintre cele trei raze:

grindă 1   de la punctul S   ținut paralel cu axa optică principală, după refracție, trece prin focalizarea principală. grindă 2 purtată de-a lungul axei secundare, adică prin centrul optic; el trece lentila fara refractie. grindă 3 trece prin accentul principal; după refracție în lentilă, se desfășoară în paralel cu axa optică principală. Punctul de intersecție a acestor raze după refracție în lentilă S   1 și determină poziția punctului real de imagine S   pentru această ocazie.

b) Punctul S   situată între planul focal al lentilei de colectare și lentila însăși. Ne petrecem trei fascicule ca în primul caz. Punctul de intersecție al oricăruia dintre ele S   1 determină poziția imaginii punctului imaginar S.

c) Punctul este situat pe axa secundară a dispersorului.

În acest caz, din punct S   se efectuează aceleași trei cazuri, dar trebuie reținut faptul că lentila difuzează, apoi fasciculul care intră pe obiectiv în paralel, după refracție, se desfășoară ca și cum ar fi în afara focului, care este situat pe aceeași parte a lentilei, unde punctul S. grindă 3   îndreptată spre un alt foc, atinge obiectivul și apoi paralel cu axa optică principală. Toate cele trei grinzi ar trebui să iasă din punct S   1, care este imaginea imaginară a unui punct S. Lentila difuză creează întotdeauna o imagine imaginară.

c) Construirea imaginilor obiectului creat de obiectiv.

Obiectul este reprezentat de o săgeată perpendiculară pe axa optică principală. Imaginea unui obiect este o colecție de imagini ale punctelor sale individuale, prin urmare, este suficient să găsiți o imagine a două puncte extreme (sau chiar una).

Diverse cazuri de construire a imaginilor unui element dintr-un colector sunt prezentate în figură:

Dacă elementul este la distanță:

a) mai mult focalizare dublă, imaginea este obținută reală, inversată și redusă.

b) în cazul limitării, atunci când subiectul este infinit departe - imaginea este sub forma unui punct, focalizat.

c) subiectul este în focus dublu - imaginea este reală, inversată, pe scară largă.

  d) subiectul este la o distanță mai mare decât focalizarea, dar focalizarea dublă mai mică - imaginea este reală, inversată, mărită.

e) subiectul este în centrul atenției - imaginea este obținută infinit departe sau, de fapt, nu există.

e) subiectul se află între focalizare și lentilă - imaginea este imaginară, amplificată direct.

Lentila difuză oferă întotdeauna o imagine imaginară, redusă și directă a unui obiect care se află între focalizarea principală și obiectiv.

4. Derivarea formulei punctelor conjugate ale unei lentile subțiri.

Punctul luminos și imaginea acestuia în lentilă sunt transferabile, adică dacă punctul luminos este plasat în locul imaginii sale, atunci imaginea este obținută acolo unde este punctul luminos. prin urmare S   și S1 sunt conjugați. Luați în considerare două perechi de triunghiuri similare:

Indicați, atunci avem :; în proprietate proporțională: ( d+ f) (f– F) = f 2 ; df + f 2 – dF – fF = f 2 ; df= dF+ fF; împărțiți dFFsau

  - formula de puncte conjugate ale unei lentile subțiri.

d   și f   pot fi schimbate.

5. Mărirea liniară obținută cu o lentilă.

Creștere liniară b   apelați raportul dintre înălțimea (lățimea) imaginii obiectului și înălțimea (lățimea) adevărată a obiectului în sine :. H   - înălțimea imaginii; h- înălțimea subiectului.

Evident, o lentilă de colectare dă o creștere doar în cazul în care imaginea este mai departe de obiectiv decât obiectul.

Instrumente optice.

a) Dispozitivul de proiecție este conceput pentru a primi pe ecran o imagine mărită a desenelor, desenelor etc.: dacă imaginea este proiectată dintr-un obiect transparent, atunci dispozitivul este numit vitropressiondacă nu este transparent - de către episcop. Se cheamă unitatea combinată un epidisic. Fig. 31.1.

Este apelat obiectivul care creează o imagine a unui obiect în fața acestuia lentilă. Două lentile plate convexe formează un condensator care colectează raze de lumină de la sursa de pe obiectiv ohiar obiectivul direcționează razele spre ecranul unde se obține imaginea diapozitivului D. Un diapozitiv este plasat între lentilele principale la o distanță de obiectivul unei lentile focale mari focale mari, dar mai mici. Claritatea imaginii pe ecran este realizată prin mișcarea obiectivului.

b) Aparate fotografice   - este un dispozitiv optic destinat fotografierii obiectelor din fața lui. Se compune dintr-o cameră opacă cu un perete frontal mobil în care este amplasat obiectivul.   Focalizarea se face prin deplasarea obiectivului; obiectivul se deschide la un moment dat numit viteza de declanșare. Pe film, se obține o imagine latentă și după manifestare - negativă; perevechivaya negativ pe hârtie foto, obțineți pozitiv (foto).

c) lupă   - unul dintre cele mai simple dispozitive optice. Aceasta este o lentilă de colectare destinată vizualizării imaginilor mărită a obiectelor mici. O creștere a dispozitivului optic se referă la un număr care arată de câte ori unghiul la care ochiul vede o imagine a unui obiect în dispozitiv este mai mare decât unghiul de vedere la care ochiul vede un obiect fără un instrument:

  pentru că unghiurile j   și j   0 mic.

Subiectul vizionat într-o lupă este plasat în planul focal al lentilei sau nu este mult mai aproape de obiectiv și este vizibil sub un unghi jcare este un unghi mai mare j   0 - sub care ochiul vede un obiect de la cea mai bună distanță posibilă j   0 și mărirea luptei:

  ; deoarece L   = 0,025m, atunci

  - măriți lupa.

Când punctul luminos se află pe axa optică laterală a obiectivului, obiectivul își creează imaginea pe aceeași axă. Aflați cum este construită această imagine.

1. Punctul este situat în spatele planului focal al lentilei de colectare (figura 30.14).

Pentru a determina poziția imaginii, puteți utiliza oricare două din cele trei raze prezentate în Fig. 30,14. Beamul 1 al punctului este ținut paralel cu axa optică principală. După refracție în lentilă, acesta trece prin focalizarea principală. Fasada 2 este condusă de-a lungul axei secundare, adică prin centrul optic al lentilei. Acest fascicul trece obiectivul fără refracție. Fasciculul 3 este condus prin focarul principal F. După refracție în lentilă, acesta paralel cu axa optică principală. Punctul de intersecție a acestor raze după refracție în lentilă determină poziția imaginii reale a punctului pentru acest caz.

2. Punctul este situat între planul focal al lentilei de colectare și lentila (fig.30.15). În acest caz, din punctul în care puteți desena trei fascicule ca în primul caz. Punctul de intersecție al oricărei două acestea sunt determinate de poziția imaginii punctului imaginar

3. Punctul este situat pe axa secundară a dispersorului (fig.30.16). Și în acest caz, trei raze pot fi extrase din punct de vedere (ca și în primul caz), dar rețineți că după refracție în lentilă, continuarea fasciculului 1 trebuie să treacă prin focalizarea pe partea laterală a lentilei unde punctul Ray 3 ar trebui să fie astfel încât continuarea acestuia să treacă prin focul celeilalte părți ale lentilei, după refracție în lentilă, fasciculul va merge paralel cu axa optică principală. nota