Põhifookus. Objektiivi optiline võimsus

Objektiiv Läbipaistvat keha, mis on piiratud kahe sfäärilise pinnaga, nimetatakse. Kui läätse enda paksus on sfääriliste pindade kõverusraadiustega võrreldes väike, siis läätse nn. õhuke .

Objektiivid on osa peaaegu kõigist optilistest seadmetest. Objektiivid on kogunemine ja hajumine . Keskel asuv koonduv lääts on paksem kui servadel, lahknev lääts, vastupidi, on keskmises osas õhem (joonis 3.3.1).

Kumeruskeskmeid läbiv sirgjoon O 1 ja O 2 sfäärilist pinda, nn optiline põhitelg läätsed. Õhukeste läätsede puhul võime ligikaudu eeldada, et optiline peatelg lõikub läätsega ühes punktis, mida tavaliselt nimetatakse optiline keskus läätsed O. Valguskiir läbib läätse optilist keskpunkti, kaldumata kõrvale selle algsest suunast. Kõiki optilist keskpunkti läbivaid jooni nimetatakse külgmised optilised teljed .

Kui optilise peateljega paralleelne kiirtekiir on suunatud läätsele, siis pärast läätse läbimist kogunevad kiired (või nende jätkumine) ühte punkti F, mida nimetatakse põhifookus läätsed. Õhukesel läätsel on kaks peamist fookust, mis paiknevad objektiivi suhtes sümmeetriliselt optilisel põhiteljel. Koonduvatel läätsedel on reaalsed fookused, lahknevatel läätsedel kujuteldavad fookused. Ühe sekundaarse optilise teljega paralleelsed kiirte kiired fokuseeritakse pärast läätse läbimist samuti punkti F", mis asub külgtelje ristumiskohas fookustasand F, see tähendab optilise peateljega risti asetsevat ja põhifookust läbivat tasapinda (joonis 3.3.2). Objektiivi optilise keskpunkti vaheline kaugus O ja põhirõhk F nimetatakse fookuskauguseks. Seda tähistatakse samaga F.

Läätsede peamine omadus on võime anda objektide kujutised . Pildid on otsene ja pea alaspidi , kehtiv ja kujuteldav , juures suurendatud ja vähendatud .

Pildi asukohta ja selle olemust saab määrata kasutades geomeetrilised konstruktsioonid. Selleks kasutage mõningate standardkiirte omadusi, mille kulg on teada. Need on kiired, mis läbivad läätse optilist keskpunkti või ühte fookustest, samuti kiired, mis on paralleelsed peamise või ühe sekundaarse optilise teljega. Selliste konstruktsioonide näited on näidatud joonistel fig. 3.3.3 ja 3.3.4.

Pange tähele, et mõned joonisel fig. 3.3.3 ja 3.3.4 pildistamiseks ei läbi objektiivi. Need kiired ei osale tegelikult pildi moodustamises, kuid neid saab kasutada konstruktsioonide jaoks.

Kasutades saab arvutada ka pildi asukohta ja selle olemust (reaalne või kujuteldav). õhukeste läätsede valemid . Kui kaugus objektist objektiivini on tähistatud d ja kaugus objektiivist pildini f, siis saab õhukese läätse valemi kirjutada järgmiselt:

väärtust D fookuskauguse pöördväärtus. helistas optiline võimsus läätsed. Optilise võimsuse ühik on dioptrit (dptr). Diopter - 1 m fookuskaugusega objektiivi optiline võimsus:

1 diopter \u003d m -1.

Õhukese läätse valem on sarnane sfäärilise peegli omaga. Seda saab paraksiaalsete kiirte jaoks saada joonisel fig. 3.3.3 või 3.3.4.

Läätsede fookuskaugustele on tavaks omistada teatud märke: koonduvale objektiivile F> 0, hajutamiseks F < 0.

Kogused d ja f järgige ka teatud märgireeglit:

d> 0 ja f> 0 - reaalsete objektide (st tõeliste valgusallikate, mitte läätse taga koonduvate kiirte jätkude) ja kujutiste jaoks;

d < 0 и f < 0 - для мнимых источников и изображений.

Joonisel fig. 3.3.3, meil on: F> 0 (koonduv lääts), d = 3F> 0 (päris kaup).

Vastavalt õhukese läätse valemile saame: nii et pilt on tõeline.

Joonisel fig. 3.3.4, F < 0 (линза рассеивающая), d = 2|F| > 0 (päris kaup), , see tähendab, et pilt on väljamõeldud.

Sõltuvalt objekti asendist objektiivi suhtes muutuvad pildi lineaarsed mõõtmed. Lineaarne suum objektiiv Γ on kujutise lineaarsete mõõtmete suhe h" ja teema h. suurus h", nagu sfäärilise peegli puhul, on mugav määrata pluss- või miinusmärke olenevalt sellest, kas pilt on püsti või tagurpidi. Väärtus h alati positiivseks peetud. Seetõttu otsepiltide puhul Γ > 0, ümberpööratud kujutiste puhul Γ< 0. Из подобия треугольников на рис. 3.3.3 и 3.3.4 легко получить формулу для линейного увеличения тонкой линзы:

Vaadeldavas näites koonduva läätsega (joonis 3.3.3): d = 3F > 0, , Järelikult - pilt pööratakse ümber ja vähendatakse 2 korda.

Lahkneva läätse näites (joonis 3.3.4): d = 2|F| > 0, ; seetõttu on pilt sirge ja 3 korda vähendatud.

optiline võimsus D lääts sõltub mõlemast kõverusraadiusest R 1 ja R 2 selle sfäärilistest pindadest ja murdumisnäitaja kohta n materjal, millest lääts on valmistatud. Optika kursustel tõestatakse järgmine valem:

Kumera pinna kõverusraadius loetakse positiivseks ja nõgusa pinna kumerusraadius negatiivseks. Seda valemit kasutatakse etteantud optilise võimsusega läätsede valmistamisel.

Paljudes optilised instrumendid valgus läbib järjestikku kahte või enamat objektiivi. Esimese objektiiviga antud objekti kujutis toimib objektina (reaalne või kujuteldav) teise objektiivi jaoks, mis loob objekti teise kujutise. See teine ​​pilt võib olla ka reaalne või väljamõeldud. Kahest õhukesest läätsest koosneva optilise süsteemi arvutamine taandub objektiivi valemi kahekordsele rakendamisele koos kaugusega d 2 esimesest pildist teise objektiivini tuleks määrata väärtusega võrdseks l - f 1, kus l on objektiivide vaheline kaugus. Objektiivi valemi järgi arvutatud väärtus f 2 määrab teise pildi asukoha ja selle iseloomu ( f 2 > 0 - tegelik pilt, f 2 < 0 - мнимое). Общее линейное увеличение Γ системы из двух линз равно произведению линейных увеличений обеих линз: Γ = Γ 1 · Γ 2 . Если предмет или его изображение находятся в бесконечности, то линейное увеличение утрачивает смысл, изменяются только угловые расстояния.

Erijuhtum on kiirte teleskooptee kahe läätse süsteemis, kui nii objekt kui ka teine ​​kujutis on lõpmatul kaugusel. Kiirte teleskoopiline tee on realiseeritud täpitäppides - Kepleri astronoomiline toru ja Galileo maandustoru .

Õhukestel objektiividel on mitmeid puudusi, mis ei võimalda kvaliteetseid pilte saada. Kujutise moodustamisel tekkivaid moonutusi nimetatakse kõrvalekalded . Peamised on sfääriline ja kromaatiline kõrvalekalded. Sfääriline aberratsioon väljendub selles, et laiade valguskiirte korral läbivad optilisest teljest kaugel olevad kiired selle fookusest välja. Õhuke läätse valem kehtib ainult optilise telje lähedal asuvate kiirte puhul. Pilt kaugest punktallikast, mille loob objektiivi murdunud lai kiirte kiir, on udune.

Kromaatiline aberratsioon tekib seetõttu, et läätse materjali murdumisnäitaja sõltub valguse lainepikkusest λ. Seda läbipaistva kandja omadust nimetatakse dispersiooniks. Objektiivi fookuskaugus on erineva lainepikkusega valguse puhul erinev, mis põhjustab mittemonokromaatilise valguse kasutamisel pildi hägustumist.

Kaasaegsetes optilistes seadmetes ei kasutata mitte õhukesi läätsi, vaid keerukaid mitme läätsega süsteeme, milles erinevaid aberratsioone saab ligikaudu kõrvaldada.

Objektist reaalse kujutise moodustamist koonduva läätse abil kasutatakse paljudes optilistes seadmetes, nagu kaamera, projektor jne.

Kaamera on suletud valgustihe kamber. Pildistatud objektide kujutis luuakse fotofilmile objektiivisüsteemiga nn objektiiv . Spetsiaalne katik võimaldab särituse ajal objektiivi avada.

Kaamera töö eripära on see, et tasasel fotofilmil tuleks saada piisavalt teravaid pilte erinevatel kaugustel asuvatest objektidest.

Filmi tasapinnas on teravad ainult teatud kaugusel asuvate objektide kujutised. Teravustamine saavutatakse objektiivi liigutamisega filmi suhtes. Punktide kujutised, mis ei asu teravas osutustasapinnas, on hägused hajumise ringidena. Suurus d neid ringe saab vähendada objektiivi avaga, st. vähenema suhteline puura / F(joonis 3.3.5). Selle tulemuseks on teravussügavuse suurenemine.

Joonis 3.3.5. Kaamera

projektsiooniseadmed mõeldud suuremahuliseks pildistamiseks. Objektiiv O projektor teravustab lameda objekti kujutise (läbipaistvus D) kaugjuhtimisekraanil E (joonis 3.3.6). Objektiivi süsteem K helistas kondensaator , mis on mõeldud valgusallika koondamiseks S diapositiivi peal. Ekraan loob tõeliselt suurendatud ümberpööratud pildi. Projektsiooniseadme suurendust saab muuta ekraanile E sisse või välja suumides, muutes samal ajal lüümikute vahelist kaugust D ja objektiiv O.

Objektiividel on reeglina sfääriline või peaaegu sfääriline pind. Need võivad olla nõgusad, kumerad või lamedad (raadius on lõpmatus). Neil on kaks pinda, mida valgus läbib. Neid saab moodustamiseks kombineerida erineval viisil erinevat tüüpi objektiivid (foto on toodud artiklis hiljem):

• Kui mõlemad pinnad on kumerad (väljapoole kumerad), keskosa paksem kui servad.
• Kumera ja nõgusa sfääriga läätse nimetatakse meniskiks.
• Ühe lameda pinnaga läätse nimetatakse tasapinnaliseks nõgusaks või tasapinnaliseks kumeraks, olenevalt teise sfääri iseloomust.

Kuidas määrata objektiivi tüüpi? Peatume sellel üksikasjalikumalt.

Koonduvad läätsed: läätsede tüübid

Olenemata pindade kombinatsioonist, kui nende paksus keskosas on suurem kui servades, nimetatakse neid kogumiseks. Neil on positiivne fookuskaugus. Eristama järgmised tüübid koonduvad läätsed:

• tasane kumer,
• kaksikkumer,
• nõgus-kumer (menisk).

Neid nimetatakse ka "positiivseteks".

Erinevad läätsed: läätsede tüübid

Kui nende paksus keskel on õhem kui servades, nimetatakse neid hajutamiseks. Neil on negatiivne fookuskaugus. Erinevaid objektiive on kahte tüüpi:

• lame-nõgus,
• kaksiknõgus,
• kumer-nõgus (menisk).

Neid nimetatakse ka "negatiivseteks".

Põhimõisted

Punktallikast tulevad kiired lahknevad ühest punktist. Neid nimetatakse kimpudeks. Kui kiir siseneb objektiivi, siis iga kiir murdub, muutes selle suunda. Sel põhjusel võib kiir väljuda objektiivist enam-vähem lahknevalt.

Mõned liigid optilised läätsed muuta kiirte suunda nii, et need ühes punktis koonduksid. Kui valgusallikas asub vähemalt fookuskaugusel, koondub kiir vähemalt sama kaugel asuvasse punkti.

Reaalsed ja kujutluspildid

Punktvalgusallikat nimetatakse reaalseks objektiks ja läätsest väljuva kiirte koondumispunktiks on selle tegelik kujutis.

Punktallikate massiiv, mis on jaotatud üldiselt tasasele pinnale, on väga oluline. Näiteks on taustvalgustusega mattklaasil olev muster. Teine näide on tagant valgustatud filmiriba, nii et sellest tulev valgus läbib objektiivi, mis suurendab lameekraanil pilti kordades.

Nendel juhtudel räägitakse lennukist. Pilditasandi punktid vastavad 1:1 objektitasandi punktidele. Sama kehtib ka geomeetrilised kujundid, kuigi saadud kujutis võib olla objekti suhtes vastupidine ülalt alla või vasakult paremale.

Kiirte koondumine ühes punktis loob reaalse pildi ja lahknemine kujuteldava. Kui see on ekraanil selgelt välja toodud, on see kehtiv. Kui pilti saab jälgida ainult läbi objektiivi valgusallika poole vaadates, siis nimetatakse seda kujutlusvõimeliseks. Peegeldus peeglis on kujuteldav. Pilt, mida saab läbi teleskoobi näha – ka. Kuid kaamera objektiivi filmile projitseerimine annab tõelise pildi.

Fookuskaugus

Objektiivi fookuse saab leida, juhtides sellest läbi paralleelsete kiirte kiire. Punkt, kus need koonduvad, on selle fookus F. Kaugust fookuspunktist objektiivini nimetatakse selle fookuskauguseks f. Paralleelseid kiiri saab läbida ka teiselt poolt ja seega võib F leida mõlemalt poolt. Igal objektiivil on kaks f ja kaks f. Kui see on oma fookuskaugustega võrreldes suhteliselt õhuke, siis viimased on ligikaudu võrdsed.

Divergents ja konvergents

Koonduvaid läätsi iseloomustab positiivne fookuskaugus. Objektiivide tüübid seda tüüpi(tasakumerad, kaksikkumerad, menisk) vähendavad neist väljuvaid kiiri rohkem, kui neid varem kokku toodi. Koonduvad läätsed võivad moodustada nii reaalseid kui ka virtuaalseid pilte. Esimene moodustub ainult siis, kui kaugus objektiivist objektini ületab fookuskaugust.

Erinevaid objektiive iseloomustab negatiivne fookuskaugus. Seda tüüpi läätsed (plano-nõgusad, kaksiknõgusad, menisk) levitavad kiiri rohkem, kui nad enne pinnale sattumist lahutati. Erinevad objektiivid loovad virtuaalse pildi. Ja ainult siis, kui langevate kiirte konvergents on märkimisväärne (nad koonduvad kuskile läätse ja vastaskülje fookuspunkti vahele), saavad moodustunud kiired ikkagi koonduda, moodustades reaalse pildi.

Olulised erinevused

Tuleb hoolitseda selle eest, et eristada kiirte lähenemist või lahknemist läätse konvergentsist või lahknemisest. Objektiivide ja valgusvihkude tüübid ei pruugi ühtida. Objekti või kujutise punktiga seotud kiirte kohta öeldakse, et nad on lahknevad, kui nad "hajuvad", ja koonduvad, kui nad "kogunevad". mis tahes koaksiaalis optiline süsteem optiline telg tähistab kiirte teed. Kiir liigub mööda seda telge ilma murdumise tõttu suunda muutmata. See on tegelikult hea optilise telje määratlus.

Kiirt, mis eemaldub optilisest teljest kaugusega, nimetatakse divergentseks. Ja seda, mis sellele lähemale jõuab, nimetatakse koonduvaks. Optilise teljega paralleelsete kiirte konvergents või lahknemine on null. Seega, rääkides ühe kiire konvergentsist või lahknemisest, on see korrelatsioonis optilise teljega.

Mõned tüübid on sellised, et tala kaldub sisse rohkem optilise telje suunas, koguvad. Neis lähenevad koonduvad kiired veelgi enam ja lahknevad eemalduvad vähem. Nad on isegi võimelised, kui nende tugevus on selleks piisav, muuta tala paralleelseks või isegi koonduvaks. Samamoodi võib lahknev lääts hajutada lahknevaid kiiri veelgi ja muuta koonduvad paralleelsed või lahknevad.

suurendusklaasid

Kahe kumera pinnaga objektiiv on keskelt paksem kui servadest ja seda saab kasutada lihtsa suurendusklaas või luubid. Samal ajal vaatab vaatleja selle kaudu virtuaalset, suurendatud pilti. Kaamera objektiiv aga moodustab filmile või sensorile tõelise, tavaliselt objektiga võrreldes väiksema suurusega.

Prillid

Objektiivi võimet muuta valguse konvergentsi nimetatakse selle võimsuseks. Seda väljendatakse dioptrites D = 1 / f, kus f on fookuskaugus meetrites.

5 dioptrilise võimsusega objektiivil on f \u003d 20 cm. Just dioptrid märgib okulist prilliretsepti välja kirjutades. Oletame, et ta registreeris 5,2 dioptrit. Töökoda võtab tehasest valmis 5 dioptrilise tooriku ja lihvib üht pinda veidi, et lisada 0,2 dioptrit. Põhimõte seisneb selles, et õhukeste läätsede puhul, milles kaks kera asuvad üksteise lähedal, järgitakse reeglit, mille kohaselt nende koguvõimsus võrdub kummagi dioptrite summaga: D = D 1 + D 2 .

Galilei trompet

Galilei ajal XVII alguses sajandil), olid prillid Euroopas laialdaselt saadaval. Tavaliselt valmistati neid Hollandis ja levitasid tänavamüüjad. Galileo kuulis, et keegi Hollandis pani torusse kahte tüüpi läätsi, et kaugemal asuvad objektid paistaksid suuremad. Ta kasutas toru ühes otsas pikka fookust koondavat läätse ja teises otsas lühikest fookust hajutavat okulaari. Kui objektiivi fookuskaugus on võrdne f o ja okulaari f e , siis peaks nende vaheline kaugus olema f o -f e ja võimsus (nurga suurendus) f o /f e . Sellist skeemi nimetatakse Galilei toruks.

Teleskoobil on 5- või 6-kordne suurendus, mis on võrreldav tänapäevaste käeshoitavate binoklitega. Sellest piisab paljude suurejooneliste kuukraatrite, Jupiteri nelja kuu, Veenuse faaside, udukogude ja täheparvede ning Linnutee tuhmunud tähtede jaoks.

Kepleri teleskoop

Kepler kuulis sellest kõigest (tema ja Galileo pidasid kirjavahetust) ja ehitas teist tüüpi kahe koonduva läätsega teleskoobi. Kõige pikema fookuskaugusega on objektiiv ja kõige lühema fookuskaugusega on okulaar. Nende vaheline kaugus on f o + f e ja nurga suurenemine on f o /f e . See Kepleri (või astronoomiline) teleskoop loob ümberpööratud kujutise, kuid tähtede või kuu jaoks pole see oluline. See skeem võimaldas ühtlasema vaatevälja valgustuse kui Galileo teleskoop ja oli mugavam kasutada, kuna võimaldas hoida silmi fikseeritud asendis ja näha kogu vaatevälja servast servani. Seade võimaldas saavutada suuremat suurendust kui Galilei toru, ilma et kvaliteet oleks oluliselt halvenenud.

Mõlemad teleskoobid kannatavad sfääriline aberratsioon, mille tulemuseks on pildid, mis ei ole täielikult teravustatud, ja kromaatiline aberratsioon, mis tekitab värvihalosid. Kepler (ja Newton) uskusid, et neid defekte ei saa ületada. Nad ei eeldanud, et akromaatilised liigid, millest saadakse teada alles 19. sajandil, on võimalikud.

peegelteleskoobid

Gregory pakkus välja, et peegleid võiks kasutada teleskoopide läätsedena, kuna neil puuduvad värviribad. Newton võttis selle idee kasutusele ja lõi nõgusast hõbetatud peeglist ja positiivsest okulaarist teleskoobi Newtoni kuju. Ta kinkis eksemplari Kuninglikule Seltsile, kus see on säilinud tänapäevani.

Ühe objektiiviga teleskoop suudab projitseerida kujutise ekraanile või fotofilmile. Õige suurenduse jaoks on vaja positiivset objektiivi, millel on pikk fookuskaugus, näiteks 0,5 m, 1 m või mitu meetrit. Seda paigutust kasutatakse sageli astronoomilises fotograafias. Inimestele, kes ei tunne optikat, võib tunduda paradoksaalne, et nõrgem teleobjektiiv annab suurema suurenduse.

Sfäärid

On oletatud, et iidsetel kultuuridel võisid olla teleskoobid, kuna need valmistasid väikeseid klaashelmeid. Probleem on selles, et pole teada, milleks neid kasutati, ja kindlasti ei saanud need olla hea teleskoobi aluseks. Pallikesi sai kasutada väikeste esemete suurendamiseks, kuid kvaliteet oli vaevalt rahuldav.

Ideaalse klaassfääri fookuskaugus on väga lühike ja moodustab sfäärile väga lähedal oleva reaalse pildi. Lisaks on märkimisväärsed aberratsioonid (geomeetrilised moonutused). Probleem seisneb kahe pinna vahelises kauguses.

Kui aga pildidefekte põhjustavate kiirte blokeerimiseks teha sügav ekvatoriaalne soon, muutub see väga keskpärasest luubist suurepäraseks. See lahendus on omistatud Coddingtonile ja temanimelist luupi saab täna osta väikeste käeshoitavate luupidena väga väikeste objektide uurimiseks. Kuid puuduvad tõendid selle kohta, et seda tehti enne 19. sajandit.

Objektiiv nimetatakse läbipaistvaks kehaks, mis on piiratud kahe kõverjoonelise (enamasti sfäärilise) või kumera ja tasase pinnaga. Objektiivid jagunevad kumerateks ja nõgusateks.

Objektiivi, mille keskosa on servadest paksem, nimetatakse kumerateks. Läätsesid, mis on keskelt õhemad kui servad, nimetatakse nõgusateks läätsedeks.

Kui läätse murdumisnäitaja on suurem kui murdumisnäitaja keskkond, siis kumerläätses muudetakse pärast murdumist paralleelne kiirtekiir laskuvaks kiireks. Selliseid objektiive nimetatakse kogunemine(joonis 89, a). Kui läätses muudetakse paralleelkiir lahknevaks kiireks, siis need läätsed nimetatakse hajutamiseks(joonis 89, b). Nõgusad läätsed, mis väliskeskkond toimib õhuna, hajuvad.

O 1 , O 2 - läätse piiravate sfääriliste pindade geomeetrilised keskpunktid. Otse O 1 O 2 nende sfääriliste pindade keskpunkte ühendavat nimetatakse optiliseks peateljeks. Tavaliselt käsitleme õhukesi läätsi, mille paksus on selle pindade kõverusraadiustega võrreldes väike, nii et punktid C 1 ja C 2 (segmendi tipud) asuvad üksteise lähedal, neid saab asendada ühe punktiga O, mida nimetatakse optiliseks keskpunktiks. objektiivist (vt joonis 89a). Nimetatakse mis tahes sirgjoont, mis on tõmmatud läbi läätse optilise keskpunkti optilise põhitelje suhtes nurga all sekundaarne optiline telg(A 1 A 2 B 1 B 2).

Kui optilise peateljega paralleelne kiirtekiir langeb koonduvale läätsele, siis pärast läätses murdumist kogutakse need ühte punkti F, mis on nn. objektiivi põhifookus(joonis 90, a).

Lahkneva läätse fookuses ristuvad kiirte jätkud, mis enne murdumist olid paralleelsed selle optilise põhiteljega (joon. 90, b). Lahkneva läätse fookus on kujuteldav. On kaks peamist fookust; need asuvad optilisel peateljel objektiivi optilisest keskpunktist samal kaugusel vastaskülgedel.

Objektiivi fookuskauguse pöördväärtust nimetatakse selleks optiline võimsus. Objektiivi optiline võimsus - D.

Objektiivi optilise võimsuse ühik SI-s on diopter. Diopter on 1 m fookuskaugusega objektiivi optiline võimsus.

Koonduva läätse optiline võimsus on positiivne, lahkneval läätsel negatiivne.

Tasapinda, mis läbib läätse põhifookust optilise põhiteljega risti, nimetatakse fookuskaugus(joonis 91). Objektiivile langev kiirkiir, mis langeb mõne sekundaarse optilise teljega paralleelselt, kogutakse selle telje ja fookustasandi lõikepunkti.

Punkti ja objekti kujutise konstrueerimine koonduvas läätses.

Pildi ehitamiseks objektiivis piisab, kui võtta objekti igast punktist kaks kiirt ja leida nende ristumispunkt pärast läätses murdumist. Mugav on kasutada kiiri, mille teekond pärast läätses murdumist on teada. Niisiis läbib optilise põhiteljega paralleelsele läätsele langev kiir pärast läätses murdumist põhifookuse; läätse optilist keskpunkti läbiv kiir ei murdu; läätse põhifookust läbiv kiir läheb pärast murdumist paralleelselt optilise peateljega; sekundaarse optilise teljega paralleelselt läätsele langev kiir pärast läätses toimunud murdumist läbib telje ja fookustasandi lõikepunkti.

Laske valguspunktil S asuda optilisel peateljel.

Valime suvalise kiire ja joonistame sellega paralleelse optilise külgtelje (joonis 92). Valitud kiir läbib pärast läätses murdumist sekundaarse optilise telje ja fookustasandi lõikepunkti. Selle kiire lõikepunkt optilise põhiteljega (teine ​​kiir) annab reaalse pildi punktist S - S`.

Mõelge objekti kujutise konstrueerimisele kumerläätses.

Olgu punkt väljaspool optilist peatelge, siis saab kujutise S ` konstrueerida mis tahes kahe joonisel fig. 93.

Kui objekt asub lõpmatuses, siis kiired ristuvad fookuses (joonis 94).

Kui objekt asub topeltfookuspunkti taga, siis osutub pilt reaalseks, pöördvõrdeliseks, vähendatud (kaamera, silm) (joonis 95).

1. lehekülg

põhifookus lääts – punkt, kus läätsele langevad paralleelsed valguskiired koonduvad.

Objektiivi põhifookuse ja selle optilise keskpunkti kaugust nimetatakse objektiivi fookuskauguseks. Igal objektiivil on kaks fookust, kuna see võib murduda valguskiired kukkudes mõlemalt poolt. Fookused on nummerdatud (esimene, teine) objektiivile langevate kiirte suunas.

Objektiivi põhifookuse ja selle optilise keskpunkti vahelist kaugust F nimetatakse põhifookuskauguseks. Kui põhifookus on reaalne, siis F loetakse positiivseks ja kui see on kujuteldav, siis negatiivseks.

Objekt asub objektiivi topelt- ja põhifookuse vahel.

Tasapinda, mis läbib läätse põhifookuse optilise põhiteljega risti, nimetatakse fookustasandiks.

Tasapinda, mis läbib läätse põhifookuse selle optilise põhiteljega risti, nimetatakse fookustasandiks.

Tasapinda, mis läbib läätse põhifookuse optilise põhiteljega risti, nimetatakse fookustasandiks.

Tuletage lühidalt meelde, et läätse põhifookus on punkt, kus kõik kiired koonduvad, kulgedes enne murdumist paralleelselt optilise teljega. kaksikkumer lääts on kaks peamist fookust, mis asuvad objektiivi mõlemal küljel. Tagumine fookus F t asub pildiruumis.

Kuna skaala on läätse põhifookuses, väljuvad skaala mis tahes jaotusest lähtuvad kiired läätsest paralleelselt; kui teleskoop on reguleeritud taevaobjektide vaatlemiseks, siis langeb skaala optiliselt kokku teleskoobi ristiga. Kui see skaala jaotus langeb kokku teleskoobi risti keskpunktiga, peaks seda jaotust objektiivi optilise keskpunktiga ühendav joon olema paralleelne teleskoobi vaatejoonega. Magnet fikseerides ja teleskoopi liigutades saame määrata skaala jaotuste nurgaväärtuse ning seejärel, kui magnet on riputatud ja teleskoobi asukoht on teada, saame lugemise teel igal ajal magneti asukoha määrata. skaala jaotuse näit, mis langeb kokku ristiga.

Väikeste intensiivsuste fotomeetrite skeemid. a-fotomeeter 1 Lummeri kuubikuga. konstantse võrdlusväljaga b-fotomeeter, mis on kaetud radioaktiivse fosforiga. c-välisvaade GOI fotomeetrist koos võrdlusväljaga, mis on kaetud püsiva radioaktiivse fosforiga. Pime on ketas, mis pöörleb nõrgendajat.

Fookuskaugus- optilise süsteemi füüsikalised omadused. Sfäärilistest pindadest koosneva tsentreeritud optilise süsteemi puhul kirjeldab kiirte kogumise võimet ühte punkti, eeldusel, et need kiired tulevad lõpmatusest paralleelses kiirtes, mis on paralleelsed optilise teljega.

Läätsesüsteemi, nagu ka lihtsa lõpliku paksusega läätse puhul sõltub fookuskaugus pindade kõverusraadiustest, klaaside murdumisnäitajatest ja paksustest.

Määratletakse kaugusena eesmisest põhipunktist esifookuskauguseni (eesmise fookuskauguse jaoks) ja kaugusena tagumisest põhipunktist tagumise fookuskauguseni (tagumise fookuskauguse jaoks). Sel juhul on põhipunktid eesmise (tagumise) põhitasandi lõikepunktid soptilise teljega.

Tagumise fookuskauguse väärtus on peamine parameeter, mida kasutatakse mis tahes optilise süsteemi iseloomustamiseks.

Parabool (või pöördeparaboloid) fokuseerib paralleelse kiirtekiire ühte punkti

Keskendu(alates lat. keskenduda- optilise (või muud tüüpi kiirgusega töötava) süsteemi "keskus" - ristumispunkt ( "keskendunud") algselt paralleelsed kiired pärast kogumissüsteemi läbimist (või nende jätkude ristumiskohas, kui süsteem hajub). Süsteemi fookuste kogum määrab selle fookuspinna. Süsteemi põhifookus on selle optilise põhitelje ja fookuspinna ristumiskohas. Praegu termini asemel põhifookus(ees või taga) termineid kasutatakse tagumine fookus ja eesmine fookus.

optiline võimsus- telgsümmeetriliste läätsede ja selliste läätsede tsentreeritud optiliste süsteemide murdumisvõimet iseloomustav väärtus. Optilist võimsust mõõdetakse dioptrites (SI-des): 1 diopter \u003d 1 m -1.

Pöördvõrdeline süsteemi fookuskaugusega:

kus on objektiivi fookuskaugus.

Optiline võimsus on kogumissüsteemide puhul positiivne ja hajutavate süsteemide puhul negatiivne.

Kahest õhus olevast optilise võimsusega läätsest koosneva süsteemi optiline võimsus määratakse järgmise valemiga:

kus on kaugus esimese läätse tagumise põhitasandi ja teise läätse eesmise põhitasapinna vahel. Õhukeste läätsede puhul langeb see kokku läätsede vahekaugusega.

Tavaliselt kasutatakse optilist võimsust oftalmoloogias kasutatavate läätsede iseloomustamiseks, prillide tähistamiseks ja kiirete teekonna lihtsustatud geomeetriliseks määratluseks.

Läätsede optilise võimsuse mõõtmiseks kasutatakse dioptrimeetreid, mis võimaldavad mõõta, sealhulgas astigmaatilised ja kontaktläätsed.

18. Konjugeeritud fookuskauguste valem. Objektiiviga pildi loomine.

Konjugeeritud fookuskaugus- kaugus objektiivi tagumisest põhitasapinnast objekti kujutiseni, kui objekt ei asu lõpmatuses, vaid mingil kaugusel objektiivist. Konjugeeritud fookuskaugus on alati suurem kui objektiivi fookuskaugus ja mida suurem, seda väiksem on kaugus objektist objektiivi eesmise põhitasapinnani. See sõltuvus on näidatud tabelis, kus vahemaad ja on väljendatud kogustes.

Seotud fookuskauguse väärtuse muutmine
Kaugus objektist R	Pildi kaugus d

Objektiivi puhul on need kaugused seotud suhtega, mis tuleneb otse objektiivi valemist:

või kui d ja R on väljendatud fookuskaugusena:

b) Pildi ehitus objektiivides.

Läätses kiirte teekonna konstrueerimiseks kehtivad samad seadused, mis nõguspeegli puhul. Ray, telg paralleelne, läbib fookuse ja vastupidi. Keskkiir (läätse optilist keskpunkti läbiv kiir) läbib objektiivi kõrvalekalle puudub; paksus

läätsedes nihkub see endaga veidi paralleelselt (nagu tasapinnalise paralleelse plaadi puhul, vt joon. 214). Kiirte teekonna pööratavusest järeldub, et igal läätsel on kaks fookust, mis asuvad objektiivist samal kaugusel (viimane kehtib ainult õhukeste läätsede puhul). Õhukeste koonduvate läätsede ja tsentraalsete kiirte puhul kehtib järgmine: pildistamise seadused:

g > 2F; pilt vastupidine, vähendatud, tõeline, b > F(joonis 221).

g = 2F; pilt pöördvõrdeline, võrdne, tõeline, b = F.

F < g < 2F; pilt tagurpidi, suurendatud, tõeline, b > 2F.

g < F; pilt on otsene, suurendatud, kujuteldav, - b > F.

Kell g < F kiired lahknevad, ristuvad jätkudes ja annavad kujutluspildi

pilt. Objektiiv toimib nagu suurendusklaas (luup).

Kujutised lahknevates objektiivides on alati kujuteldavad, sirged ja vähendatud (joonis 223).