Objektyvai. Lęšių charakteristikos ir tipai

OBJEKTAS

(vok. Linse, iš lot. lens – lęšis), skaidrus korpusas, apribotas dviem šviesos spindulius laužiančiais paviršiais, galinčiais formuoti optinius. savo ar atspindėta šviesa švytinčių objektų vaizdai. L. yavl. vienas iš pagrindinių optiniai elementai. sistemos. Labiausiai paplitęs L., abu paviršiai to-rykh turi bendrą simetrijos ašį, o iš jų - L. su sferine. paviršiai, kurių gamyba yra pati paprasčiausia. L. su dviem viena kitai statmenomis simetrijos plokštumomis yra mažiau paplitusios; jų paviršiai yra cilindriniai. arba toroidinis. Tokie yra L. akiniuose, skirtuose nuo akies astigmatizmo, L. anamorfiniams purkštukams ir kt.

Medžiaga L. dažniausiai yra optinė. ir ekologiškas stiklo. specialistas. L., suprojektuoti veikti UV spektro srityje, yra pagaminti iš kvarco, fluorito, ličio fluorido ir kt. kristalų, IR - iš specialių rūšių stiklo, silicio, germanio, fluorito, ličio fluorido, cezio jodido ir kt.

Apibūdinant optiką St.-va ašiesimetrinė L., dažniausiai laikomi spinduliai, krentantys ant jo nedideliu kampu į ašį, vadinamieji. paraksialinis spindulys yra spinduliuojantis.

Lęšio poveikį šiems spinduliams lemia jo pagrindinių taškų padėtis - vadinamieji pagrindiniai taškai H ir H ", kuriuose pagrindinės objektyvo plokštumos susikerta su ašimi, taip pat priekinė ir galinė pagrindiniai židiniai F ir F“ (1 pav.). Segmentai HF=f ir H"F"=f naz. L. židinio nuotoliai (jei laikmena, su kuria ribojasi L., turi tuos pačius lūžio rodiklius, visada f \u003d f "); L. paviršių O ir O" susikirtimo taškai su vadinamąja ašimi. jo viršūnės, o atstumai tarp viršūnių – L storis. d.

Jei židinio nuotolio kryptys sutampa su šviesos spindulių kryptimi, tada ji laikoma teigiama, pavyzdžiui, pav. 1, spinduliai eina per L. į dešinę ir segmentas H "F" yra orientuotas taip pat. Todėl čia f "> 0 ir f

L. pakeisti į jį krintančių spindulių kryptį. Jei tiesinis lygiagrečią spindulį paverčia konvergentiniu, jis vadinamas renkančiu pluoštu; jei lygiagretus spindulys virsta divergentiniu, lazeris vadinamas sklaidos pluoštu. Surenkamojo lazerio pagrindiniame židinyje F" susikerta spinduliai, kurie prieš lūžimą buvo lygiagrečiai jo ašiai. Tokiam lazeriui f" visada yra teigiamas. Sklaidoje L. F "yra ne pačių spindulių, o jų įsivaizduojamų tęsinių susikirtimo taškas priešinga šviesos sklidimo krypčiai. Todėl jiems visada f"

L. refrakcijos matas yra jo Ф - židinio nuotolio (Ф \u003d 1 / f ") atvirkštinė vertė ir matuojama dioptrijomis (m-1). Renkant L. Ф> 0, jie taip pat yra vadinamas teigiamais, sklaidos L. ( (židinio nuotolis yra begalybė.) Jie nerenka ir neskleidžia spindulių, o sukuria aberacijas (žr. OPTINIŲ SISTEMŲ ABERRACIJOS) ir yra naudojami lęšiuose su refleksiniais lęšiais (o kartais ir objektyvuose) kaip aberacijos kompensatoriai .

Visi parametrai, lemiantys optinį St. L., ribotas sferinis. paviršių, galima išreikšti jo paviršių kreivio spinduliais r1 ir r2, linijos išilgai d ašies storiu ir jos medžiagos n storiu. Pavyzdžiui, optinis ir židinio nuotolis L. pateikiami ryšiu (galioja tik paraksialiniams spinduliams):

Spinduliai r1 ir r2 laikomi teigiamais, jei kryptis nuo tiesės viršūnių iki atitinkamo paviršiaus centro sutampa su spindulių kryptimi (1 pav. r1=OF">0, r2=O"F

Pirmieji trys yra teigiami, paskutiniai trys yra neigiami. L. naz. plonas, jei jo storis d yra mažas, palyginti su r1 ir r2. Gana tiksli optinio išraiška Tokios tiesinės sistemos jėgos taip pat gaunamos neatsižvelgiant į antrąjį (1) narį.

Č. Tiesės plokštumos jos viršūnių atžvilgiu (atstumai OH ir O"H") taip pat gali būti nustatomos žinant r1, r2, n ir d. Atstumas tarp pagrindinių plokštumų mažai priklauso nuo formos ir optinio. jėgų L. ir yra maždaug lygus d(n-1)/n. Plonų linijų atveju šis atstumas yra mažas, o praktiškai galime manyti, kad pagrindinės plokštumos sutampa.

Kai žinoma pagrindinių taškų padėtis, optinio taško padėtis taško atvaizdas, pateiktas L. (1 pav.), nustatomas f-lamais:

čia V yra tiesinis L padidėjimas (žr. OPTINIS DIDĖJIMAS); l ir l" yra atstumai nuo taško ir jo vaizdo iki ašies (teigiami, jei jie yra virš ašies); x yra atstumas nuo priekinio židinio iki taško; x" yra atstumas nuo galinio židinio iki vaizdas. Jei t ir t" yra atitinkamai atstumai nuo pagrindinių taškų iki plokštumų ir vaizdo, tada

nes x=t-f, x"=t"-f")

f"/t"+f/t=1 arba 1/t"-1/t=1/f". (3)

Plonose linijose t ir t" galima suskaičiuoti iš atitinkamų linijos paviršių.

Fizinis enciklopedinis žodynas. - M.: Tarybinė enciklopedija. . 1983 .

OBJEKTAS

(vok. Linse, iš lot. lens – lensiai) – paprasčiausias optinis. elementas, pagamintas iš skaidrios medžiagos, apribotas dviem laužiančiais paviršiais, turinčiais bendrą ašį arba dviem viena kitai statmenomis simetrijos plokštumomis. Gamindami L. matomai zonai jie naudoja optinis stiklas arba organinis stiklas (masinis netiksliųjų dalių atkartojimas), UV diapazone -, fluoritas ir kt., IR diapazone - specialus. stiklo rūšys, germanis, nemažai druskų ir kt.

Darbiniai paviršiai L. dažniausiai turi sferinius. formos, rečiau - cilindrinės, toroidinės, kūgio formos arba su nedideliais nukrypimais nuo sferos (asferinės). L. su sferiniais. paviršiai maks. yra lengvai pagaminami ir yra pagrindiniai. daugumos optinių elementų. sistemos.

Paraksialinėje aproksimacijoje (kampai tarp pluoštų ir optinės ašies yra tokie maži, kad nuodėmę galima pakeisti lazerio sferiniais paviršiais savybėmis, jas galima vienareikšmiškai apibūdinti pagrindinių plokštumų padėtimi ir optinė galiaФ, kuris išreiškiamas dioptrijųžidinio nuotolio atvirkštinė vertė (m). Šių charakteristikų ryšys su geom. parametrai L. aiškūs iš pav., Krom, aiškumo dėlei spindulių pasvirimo kampai parodyti perdėtai dideli. Atstumai nuo pirmojo lęšio paviršiaus išilgai spindulių iki pirmosios ch. I plokštuma ir nuo antrojo paviršiaus iki antrojo sk. lėktuvas H“ yra atitinkamai vienodi

S 1, 2

Židinio nuotolis iš Hį priekį ( F)f\u003d -1 / F, nuo iki galo I fokusavimas optinis. lazerio jėga, kuri yra jo lūžio poveikio matas, lygi

Čia P - medžiagos lūžio rodiklis L. (arba šio rodiklio ir lūžio rodiklio santykis aplinką, jei paskutinis yra 1), d- storis, matuojamas išilgai L ašies, r 1 ir r 2 - jo paviršių kreivio spindulys (laikomas teigiamais, jei kreivio centrai yra toliau išilgai spindulių; pavyzdžiui, abipus išgaubtoje L. r 1 >0, r 2 <0), расстояния отсчитываются вдоль направления распространения света.

Metodas dienovidinių (gulinčių ašinėje plokštumoje) spindulių, einančių per L., trajektorijų konstravimo ir skaičiavimo, naudojant Ch. plokštumos aišku iš fig. Pravažiavus liniją, atrodo, kad ji ateina iš taško, esančio tokiu pat atstumu nuo ašies. h, kaip pradinio spindulio susikirtimo taškas su R. Kampas tarp spindulio ir ašies pasikeičia į Norint rasti savavališko ne dienovidinio spindulio trajektoriją, pastarasis projektuojamas į dvi viena kitai statmenas ašines plokštumas. Kiekviena projekcija iš esmės yra dienovidinis spindulys ir veikia taip, kaip aprašyta aukščiau.

Duoto L. taško atvaizdo padėtis nustatoma f-lam

kur l ir - atstumus nuo plokštumos su objekto ir vaizdo plokštumais atitinkamai (pav.), b ir yra taško ir jo atvaizdo atstumai nuo ašies (skaičiuojant aukštyn).

Jei L. paskambino. teigiamas arba renkantis, su - neigiamas arba sklaidantis; lęšiai su Ф=0 naz. afocal ir juos naudoja Ch. arr. ištaisyti aberacijas ir pan. optinis. elementai. Teigiamas L. pateikia tikrus visų realių objektų vaizdus, ​​kurie yra iki priekinio židinio (paveiksle - kairėje F), o visi įsivaizduojami objektai, esantys už L. Išsklaidymas L. suteikia tiesioginį, įsivaizduojamą, sumažintą vaizdą, esantį tarp L. ir priekinio židinio. objektų.

Atstumas tarp Ch. plokštumos L. beveik nepriklauso nuo jos optinio. stiprumo ir formos ir maždaug vienodos d(1-1/n). Kai jis yra nereikšmingas, palyginti su L. naz. plonas. Plona L. ženklas yra optinis. jėga Ф sutampa su skirtumo ženklu 1/ r 1 -1/r 2; tuo pačiu metu surenkamųjų lazerių storis mažėja tolstant nuo ašies, o sklaidos lazerių storis didėja. Tiek ch. plonų linijų plokštumos gali būti laikomos sutampančiomis su linijų plokštuma ir gali būti suskaičiuoti atstumai / nurodyti aukščiau, l, tiesiai iš paskutinio. Nėra aiškios ribos tarp storo L. (kai jo negalima pamiršti) ir plonų - viskas priklauso nuo konkrečių pritaikymų.

Konvertuoti daugiausia naudojami labai koherentiški šviesos pluoštai (dažniausiai lazerio kilmės). plonas L. Jie dažnai vadinami. kvadratiniai fazės korektoriai: kai koherentinis pluoštas praeina per ploną spindulį, kiekis pridedamas prie fazės pasiskirstymo per jo skerspjūvį k= - bangos vektorius, = ( P- 1) - pridūrė L. pridėti. , kuri yra kvadratinė pašalinimo funkcija r nuo ašies. Lauko kompleksinės amplitudės pasiskirstymas lazerio židinio plokštumoje iki fazės koeficiento yra Furjė transformacija lauko amplitudės pasiskirstymas prieš lazerį, apskaičiuotas erdviniai dažniai (x, y - skersinės koordinatės židinio plokštumoje). Intensyvumo pasiskirstymas toje pačioje plokštumoje yra panašus į kampą. spinduliuotės pasiskirstymas su koeficientu. Todėl L. plačiai naudojami sistemose erdvinis filtravimas spinduliuotės, paprastai atstovaujančios L. derinį su įrengtu jų židinio plokštumose diafragmos, rastrai, ir kampo matavimo prietaisuose. radiacija.

L. turi visas centrifugoms būdingas aberacijas. optinis sistemos (žr Optinių sistemų aberacijos). Aberacijų problema ypač svarbi naudojant plačiajuostį ryšį ir aukšto kampo ryšį. įprastų (nenuoseklių) šaltinių šviesos pluoštų apertūras. Sferinis ir chromatinis. aberacijos, taip pat gali būti niekšiškas. laipsnis pataisytas sujungus du L. decomp. formų ir iš medžiagų su dekomp. dispersija. Tokios dviejų lęšių sistemos plačiai naudojamos kaip lęšiai taškams ir pan. Kartais sferiniai. aberacijos pašalinamos naudojant asferinės, ypač paraboloidinės, paviršiaus formos lazerius.

Norėdami ištaisyti skirtumą. akies defektus L. naudoja ne tik su sferiniais, bet ir su cilindriniais. ir torikas. paviršiai. Cilindrinis L. palyginti dažnai naudojami tais atvejais, kai taškinio šaltinio vaizdas turi būti „ištemptas“ į juostelę ar liniją (pavyzdžiui, spektriniuose prietaisuose).

Lit.: Gimė M., Wolf E., Optikos pagrindai, vert. iš anglų k., 2 leidimas, M., 1973; Goodman J., Furjė optikos įvadas, vert. iš anglų k. M.. 1970 m. Yu. A. Ananijevas.

Fizinė enciklopedija. 5 tomuose. - M.: Tarybinė enciklopedija. Vyriausiasis redaktorius A. M. Prokhorovas. 1988 .

Objektyvas Permatomas kūnas, apribotas dviem sferiniais paviršiais, vadinamas. Jei paties lęšio storis yra mažas, palyginti su sferinių paviršių kreivumo spinduliais, tai lęšis vadinamas plonas .

Lęšiai yra beveik visų optinių įrenginių dalis. Lęšiai yra susibūrimas ir išsibarstymas . Viduryje esantis konverguojantis lęšis yra storesnis nei kraštuose, diverguojantis lęšis, atvirkščiai, vidurinėje dalyje yra plonesnis (3.3.1 pav.).

Tiesi linija, einanti per kreivumo centrus O 1 ir O 2 sferiniai paviršiai, vadinami pagrindinė optinė ašis lęšius. Plonų lęšių atveju apytiksliai galime daryti prielaidą, kad pagrindinė optinė ašis kertasi su lęšiu viename taške, kuris paprastai vadinamas optinis centras lęšius O. Šviesos spindulys praeina pro objektyvo optinį centrą nenukrypdamas nuo pradinės krypties. Visos linijos, einančios per optinį centrą, vadinamos šoninės optinės ašys .

Jei į lęšį nukreipiamas lygiagretus pagrindinei optinei ašiai spindulių pluoštas, tada perėję pro objektyvą spinduliai (arba jų tęsinys) susirenka viename taške. F, kuris vadinamas Pagrindinis tikslas lęšius. Plonas lęšis turi du pagrindinius židinius, simetriškai išsidėsčiusius pagrindinėje optinėje ašyje lęšio atžvilgiu. Konverguojantys lęšiai turi realius židinius, o besiskiriantys – įsivaizduojamus židinius. Vienai iš antrinių optinių ašių lygiagreti spindulių pluoštai, praėję pro objektyvą, taip pat sufokusuojami į tašką F", kuris yra šoninės ašies sankirtoje su židinio plokštuma F, tai yra plokštuma, statmena pagrindinei optinei ašiai ir einanti per pagrindinį židinį (3.3.2 pav.). Atstumas tarp objektyvo optinio centro O ir pagrindinis dėmesys F vadinamas židinio nuotoliu. Jis žymimas tuo pačiu F.

Pagrindinė lęšių savybė yra galimybė duoti objektų vaizdai . Vaizdai yra tiesioginis ir aukštyn kojomis , galioja ir įsivaizduojamas , adresu padidintas ir sumažintas .

Vaizdo padėtį ir pobūdį galima nustatyti naudojant geometrines konstrukcijas. Norėdami tai padaryti, naudokite kai kurių standartinių spindulių savybes, kurių eiga yra žinoma. Tai spinduliai, einantys per optinį centrą arba vieną iš lęšio židinių, taip pat spinduliai, lygiagretūs pagrindinei arba vienai iš antrinių optinių ašių. Tokių konstrukcijų pavyzdžiai pateikti Fig. 3.3.3 ir 3.3.4.

Atkreipkite dėmesį, kad kai kurios standartinės sijos, naudojamos Fig. 3.3.3 ir 3.3.4 vaizdams nepereina pro objektyvą. Šie spinduliai tikrai nedalyvauja formuojant vaizdą, tačiau juos galima panaudoti konstrukcijoms.

Vaizdo padėtis ir jo pobūdis (tikra arba įsivaizduojama) taip pat gali būti apskaičiuoti naudojant plonų lęšių formulės . Jei atstumas nuo objekto iki objektyvo žymimas d ir atstumas nuo objektyvo iki vaizdo f, tada plono lęšio formulę galima parašyti taip:

vertė Džidinio nuotolio atvirkštinė vertė. paskambino optinė galia lęšius. Optinės galios vienetas yra dioptrijų (dptr). Dioptrija - objektyvo, kurio židinio nuotolis yra 1 m, optinė galia:

1 dioptrija \u003d m -1.

Plono lęšio formulė yra panaši į sferinio veidrodžio formulę. Jį galima gauti paraksialiniams spinduliams pagal trikampių panašumą Fig. 3.3.3 arba 3.3.4.

Lęšių židinio nuotoliams įprasta priskirti tam tikrus požymius: konverguojančiam objektyvui F> 0, sklaidai F < 0.

Kiekiai d ir f taip pat laikykitės tam tikros ženklų taisyklės:

d> 0 ir f> 0 – tikriems objektams (ty tikriems šviesos šaltiniams, o ne už objektyvo susiliejančių spindulių tęsiniams) ir vaizdams;

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

Atvejui, parodytam fig. 3.3.3, mes turime: F> 0 (konverguojantis objektyvas), d = 3F> 0 (tikras daiktas).

Pagal plono lęšio formulę gauname: taigi vaizdas tikras.

Fig. parodytu atveju. 3.3.4, F < 0 (линза рассеивающая), d = 2|F| > 0 (tikras daiktas), , tai yra, vaizdas yra įsivaizduojamas.

Priklausomai nuo objekto padėties objektyvo atžvilgiu, keičiasi vaizdo linijiniai matmenys. Linijinis priartinimas objektyvas Γ yra vaizdo linijinių matmenų santykis h" ir tema h. dydis h", kaip ir sferinio veidrodžio atveju, patogu priskirti pliuso arba minuso ženklus, priklausomai nuo to, ar vaizdas stačias, ar apverstas. Vertė h visada laikomas teigiamu. Todėl tiesioginiams vaizdams Γ > 0, apverstiems vaizdams Γ< 0. Из подобия треугольников на рис. 3.3.3 и 3.3.4 легко получить формулу для линейного увеличения тонкой линзы:

Nagrinėjamame pavyzdyje su konverguojančiu lęšiu (3.3.3 pav.): d = 3F > 0, , Vadinasi, - vaizdas apverčiamas ir sumažinamas 2 kartus.

Skirtingo lęšio pavyzdyje (3.3.4 pav.): d = 2|F| > 0, ; todėl vaizdas tiesus ir sumažintas 3 kartus.

optinė galia D lęšis priklauso nuo abiejų kreivio spindulių R 1 ir R 2 jo sferinių paviršių ir lūžio rodiklis n medžiaga, iš kurios pagamintas objektyvas. Optikos kursuose įrodyta tokia formulė:

Išgaubto paviršiaus kreivio spindulys laikomas teigiamu, o įgaubto – neigiamu. Ši formulė naudojama gaminant tam tikros optinės galios lęšius.

Daugelyje optinių prietaisų šviesa nuosekliai praeina per du ar daugiau lęšių. Pirmojo objektyvo pateiktas objekto vaizdas naudojamas kaip objektas (tikras arba įsivaizduojamas) antrajam objektyvui, kuris sukuria antrąjį objekto vaizdą. Šis antrasis vaizdas taip pat gali būti tikras arba įsivaizduojamas. Dviejų plonų lęšių optinės sistemos apskaičiavimas sumažinamas iki objektyvo formulės taikymo du kartus, atsižvelgiant į atstumą d 2 nuo pirmojo vaizdo iki antrojo objektyvo turi būti nustatytas lygiai vertei l - f 1, kur l yra atstumas tarp lęšių. Vertė, apskaičiuota pagal objektyvo formulę f 2 nustato antrojo vaizdo padėtį ir jo pobūdį ( f 2 > 0 – tikras vaizdas, 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.

Ypatingas atvejis – teleskopinis spindulių kelias dviejų lęšių sistemoje, kai ir objektas, ir antrasis vaizdas yra begaliniais atstumais. Teleskopinis spindulių kelias realizuojamas taškuose - Keplerio astronominis vamzdis ir Galilėjaus žemės vamzdis .

Ploni lęšiai turi nemažai trūkumų, kurie neleidžia gauti aukštos kokybės vaizdų. Iškraipymai, atsirandantys formuojant vaizdą, vadinami aberacijos . Pagrindiniai yra sferinės ir chromatinės aberacijos. Sferinė aberacija pasireiškia tuo, kad esant plačiam šviesos pluoštui, spinduliai, esantys toli nuo optinės ašies, kerta ją nefokusuodami. Plono lęšio formulė galioja tik spinduliams, esantiems arti optinės ašies. Tolimo taškinio šaltinio vaizdas, sukurtas plataus lęšio laužytų spindulių pluošto, yra neryškus.

Chromatinė aberacija atsiranda todėl, kad lęšio medžiagos lūžio rodiklis priklauso nuo šviesos bangos ilgio λ. Ši skaidrios terpės savybė vadinama dispersija. Skirtingo bangos ilgio šviesai objektyvo židinio nuotolis skiriasi, todėl naudojant nevienspalvę šviesą vaizdas susilieja.

Šiuolaikiniuose optiniuose įrenginiuose naudojami ne ploni lęšiai, o sudėtingos kelių lęšių sistemos, kuriose galima apytiksliai pašalinti įvairias aberacijas.

Realaus objekto vaizdo formavimas susiliejančiu lęšiu naudojamas daugelyje optinių įrenginių, tokių kaip fotoaparatas, projektorius ir kt.

Fotoaparatas yra uždara šviesai nepralaidi kamera. Fotografuojamų objektų vaizdas ant fotojuostos sukuriamas lęšių sistema, vadinama objektyvas . Specialus užraktas leidžia atidaryti objektyvą ekspozicijos metu.

Kameros veikimo ypatybė yra ta, kad ant plokščios fotografinės juostos turėtų būti gaunami pakankamai ryškūs skirtingais atstumais esančių objektų vaizdai.

Filmo plokštumoje ryškūs tik tam tikru atstumu esančių objektų vaizdai. Fokusavimas pasiekiamas perkeliant objektyvą plėvelės atžvilgiu. Taškų, kurie nėra aštrioje plokštumoje, vaizdai yra neryškūs sklaidos apskritimų pavidalu. Dydis dšiuos apskritimus galima sumažinti objektyvo diafragma, t.y. mažinti santykinė nuobodua / F(3.3.5 pav.). Dėl to padidėja lauko gylis.

3.3.5 pav. Fotoaparatas

projekciniai aparatai skirtas didelio masto vaizdavimui. Objektyvas O projektorius sufokusuoja plokščio objekto vaizdą (skaidrumas D) nuotolinio valdymo ekrane E (3.3.6 pav.). Objektyvo sistema K paskambino kondensatorius , skirtas sutelkti šviesos šaltinį S ant diapozityvaus. Ekranas sukuria tikrai padidintą apverstą vaizdą. Projekcijos aparato padidinimą galima pakeisti priartinant arba atitolinant ekraną E, tuo pačiu keičiant atstumą tarp skaidrių D ir objektyvas O.

Optinės sistemos arba optinės sistemos dalies suformuotas lęšio vaizdas. Jis naudojamas sudėtingų optinių sistemų skaičiavimui.

Enciklopedinis „YouTube“.

Istorija

Seniausio lęšio amžius yra daugiau nei 3000 metų, tai yra vadinamasis Nimrud objektyvas. Jį 1853 m. kasinėdamas vieną iš senųjų Asirijos sostinių Nimrude rado Ostinas Henris Layardas. Lęšis yra artimos ovalo formos, grubiai poliruotas, viena iš šonų yra išgaubta, o kita - plokščia, padidinta 3 kartus. Nimrudo objektyvas eksponuojamas Britų muziejuje.

Pirmasis paminėjimas apie lęšius galima rasti senovės graikų Aristofano pjesėje „Debesys“ (424 m. pr. Kr.), kur ugnis buvo kuriama naudojant išgaubtą stiklą ir saulės šviesą.

Paprastų lęšių charakteristikos

Priklausomai nuo formų, yra susibūrimas(teigiamas) ir išsibarstymas(neigiami) lęšiai. Konverguojančių lęšių grupei dažniausiai priskiriami lęšiai, kurių vidurys yra storesnis už jų kraštus, o besiskiriančių lęšių grupei priskiriami lęšiai, kurių kraštai yra storesni už vidurį. Reikėtų pažymėti, kad tai tiesa tik tuo atveju, jei lęšio medžiagos lūžio rodiklis yra didesnis nei aplinkos. Jei lęšio lūžio rodiklis mažesnis, situacija pasikeis. Pavyzdžiui, oro burbulas vandenyje yra abipus išgaubtas difuzinis lęšis.

Lęšiai, kaip taisyklė, pasižymi optine galia (matuojama dioptrijomis) ir židinio nuotoliu.

Konstruojant optinius prietaisus su koreguota optine aberacija (pirmiausia chromatine, dėl šviesos sklaidos, - achromatai ir apochromatai), svarbios ir kitos lęšių bei jų medžiagų savybės, pavyzdžiui, lūžio rodiklis, dispersijos koeficientas, sugerties rodiklis ir kt. medžiagos sklaidos indeksas pasirinktame optiniame diapazone .

Kartais lęšiai/lęšių optinės sistemos (refraktoriai) yra specialiai sukurti naudoti santykinai aukštą lūžio rodiklį turinčiose terpėse (žr. imersinį mikroskopą, imersinius skysčius).

Išgaubtas-įgaubtas lęšis vadinamas meniskas ir gali būti kolektyvinis (storėja link vidurio), sklaidantis (storėja link kraštų) arba teleskopinis (židinio nuotolis – begalybė). Taigi, pavyzdžiui, trumparegiams skirtų akinių lęšiai dažniausiai yra neigiami meniskiai.

Priešingai paplitusiai klaidingai nuomonei, vienodo spindulio menisko optinė galia yra ne nulis, o teigiama ir priklauso nuo stiklo lūžio rodiklio bei lęšio storio. Meniskas, kurio paviršių kreivumo centrai yra viename taške, vadinamas koncentriniu lęšiu (optinė galia visada neigiama).

Išskirtinė konverguojančio lęšio savybė yra galimybė surinkti spindulius, patenkančius į jo paviršių viename taške, esančiame kitoje lęšio pusėje.

Pagrindiniai lęšio elementai: NN - optinė ašis - tiesi linija, einanti per objektyvą ribojančių sferinių paviršių centrus; O - optinis centras - taškas, kuris, esant abipus išgaubtiems arba abipus įgaubtiems (su vienodu paviršiaus spinduliu) lęšiui, yra optinėje ašyje lęšio viduje (jo centre).
Pastaba. Spindulių kelias rodomas kaip idealizuotame (ploname) lęšyje, nenurodant lūžio tikrosios terpės sąsajoje. Be to, rodomas kiek perdėtas abipus išgaubto lęšio vaizdas.

Jei šviesos taškas S yra tam tikru atstumu prieš susiliejantį lęšį, tai šviesos spindulys, nukreiptas išilgai ašies, praeis pro lęšį nelūžęs, o spinduliai, kurie nepraeina per centrą, bus lūžę link optinio lęšio. ašį ir susikerta ant jos tam tikrame taške F, kuris bus taško S vaizdas. Šis taškas vadinamas konjuguotu židiniu arba tiesiog sutelkti dėmesį.

Jei šviesa iš labai tolimo šaltinio krenta ant lęšio, kurio spindulius galima pavaizduoti kaip sklindančius lygiagrečiu pluoštu, tada išėjus iš objektyvo spinduliai lūžta didesniu kampu, o taškas F judės ant lęšio. optinė ašis arčiau objektyvo. Esant tokioms sąlygoms, iš lęšio sklindančių spindulių susikirtimo taškas vadinamas sutelkti dėmesį F ', o atstumas nuo objektyvo centro iki židinio yra židinio nuotolis.

Spinduliai, patenkantys į besiskiriantį lęšį, iš jo išeinant, lūžta link lęšio kraštų, tai yra, jie bus išsklaidyti. Jei šie spinduliai tęsiasi priešinga kryptimi, kaip parodyta paveikslėlyje punktyrine linija, tada jie susilies viename taške F, kuris bus sutelkti dėmesįšis objektyvas. Šis dėmesys bus įsivaizduojamas.

1 u + 1 v = 1 f (\displaystyle (1 \virš u)+(1 \virš v)=(1 \virš f))

kur u (\displaystyle u)- atstumas nuo objektyvo iki objekto; v (\displaystyle v) f (\displaystyle f) yra pagrindinis objektyvo židinio nuotolis. Storo lęšio atveju formulė išlieka nepakitusi, tik tas skirtumas, kad atstumai matuojami ne nuo objektyvo centro, o nuo pagrindinių plokštumų.

Norint rasti vieną ar kitą nežinomą dydį su dviem žinomais, naudojamos šios lygtys:

f = v ⋅ u v + u (\displaystyle f=((v\cdot u) \over (v+u))) u = f ⋅ v v − f (\displaystyle u=((f\cdot v) \over (v-f))) v = f ⋅ u u − f (\displaystyle v=((f\cdot u) \over (u-f)))

Reikėtų pažymėti, kad kiekių ženklai u (\displaystyle u), v (\displaystyle v), f (\displaystyle f) yra parenkami remiantis šiais argumentais – realaus vaizdo iš realaus objekto konverguojančiame objektyve – visi šie dydžiai yra teigiami. Jei vaizdas įsivaizduojamas - atstumas iki jo imamas neigiamu, jei objektas įsivaizduojamas - atstumas iki jo yra neigiamas, jei objektyvas divergentas - židinio nuotolis neigiamas.

Juodų raidžių vaizdai per ploną išgaubtą objektyvą su židinio nuotoliu f(raudona spalva). Rodomi spinduliai raidėms E, aš ir K(atitinkamai mėlyna, žalia ir oranžinė). Raidės vaizdas E(yra 2 atstumu f) tikras ir apverstas, tokio pat dydžio. Vaizdas aš(ant f) - iki begalybės. Vaizdas Į(ant f/2) menamas, tiesioginis, dvigubas

Linijinis priartinimas

Linijinis priartinimas m = a 2 b 2 a b (\displaystyle m=((a_(2)b_(2)) \over (ab)))(ankstesnio skyriaus paveikslui) yra vaizdo matmenų ir atitinkamų objekto matmenų santykis. Šis santykis taip pat gali būti išreikštas trupmena m = a 2 b 2 a b = v u (\displaystyle m=((a_(2)b_(2)) \over (ab))=(v \over u)), kur v (\displaystyle v)- atstumas nuo objektyvo iki vaizdo; u (\displaystyle u) yra atstumas nuo objektyvo iki objekto.

Čia m (\displaystyle m) yra tiesinio padidėjimo koeficientas, tai yra skaičius, rodantis, kiek kartų vaizdo linijiniai matmenys yra mažesni (didesni) už tikruosius objekto linijinius matmenis.

Skaičiavimų praktikoje daug patogiau šį ryšį išreikšti terminais u (\displaystyle u) arba f (\displaystyle f), kur f (\displaystyle f) yra objektyvo židinio nuotolis.

M = f u − f ; m = v − f f (\displaystyle m=(f \over (u-f));m=((v-f) \over f)).

Objektyvo židinio nuotolio ir optinės galios skaičiavimas

Lęšiai yra simetriški, tai yra, jų židinio nuotolis yra vienodas, nepriklausomai nuo šviesos krypties – į kairę ar į dešinę, tačiau tai netaikoma kitoms charakteristikoms, pvz., aberacijoms, kurių dydis priklauso nuo to, kurioje pusėje. objektyvas pasuktas į šviesą.

Kelių objektyvų derinys (centrinė sistema)

Lęšiai gali būti derinami vienas su kitu, kad būtų sukurtos sudėtingos optinės sistemos. Dviejų lęšių sistemos optinę galią galima rasti kaip paprastą kiekvieno lęšio optinių galių sumą (su sąlyga, kad abu lęšiai gali būti laikomi plonais ir jie yra arti vienas kito toje pačioje ašyje):

1 F = 1 f 1 + 1 f 2 (\displaystyle (\frac (1)(F))=(\frac (1)(f_(1)))+(\frac (1)(f_(2)) )).

Jei lęšiai yra tam tikru atstumu vienas nuo kito ir jų ašys sutampa (savavališko skaičiaus lęšių, turinčių šią savybę, sistema vadinama centruotąja sistema), tada jų bendrą optinę galią galima pakankamai tiksliai nustatyti pagal tokia išraiška:

1 F = 1 f 1 + 1 f 2 − L f 1 f 2 (\displaystyle (\frac (1)(F))=(\frac (1)(f_(1)))+(\frac (1) (f_(2)))-(\frac (L)(f_(1)f_(2))),

kur L (\displaystyle L)- atstumas tarp pagrindinių lęšių plokštumų.

Paprasto objektyvo trūkumai

Šiuolaikiniuose optiniuose įrenginiuose vaizdo kokybei keliami aukšti reikalavimai.

Paprasto objektyvo suteikiamas vaizdas dėl daugybės trūkumų neatitinka šių reikalavimų. Daugumos trūkumų pašalinimas pasiekiamas tinkamai parinkus daugybę lęšių centre esančioje optinėje sistemoje – objektyve. Optinių sistemų trūkumai vadinami aberacijomis, kurios skirstomos į šiuos tipus:

• Geometrinės aberacijos
• Difrakcinė aberacija (šią aberaciją sukelia kiti optinės sistemos elementai ir ji neturi nieko bendra su pačiu objektyvu).

Įgaubtas-išgaubtas lęšis

Plano-išgaubtas lęšis

Plonų lęšių charakteristikos

Priklausomai nuo formų, yra kolektyvinis(teigiamas) ir išsibarstymas(neigiami) lęšiai. Konverguojančių lęšių grupei dažniausiai priskiriami lęšiai, kurių vidurys yra storesnis už jų kraštus, o besiskiriančių lęšių grupei priskiriami lęšiai, kurių kraštai yra storesni už vidurį. Reikėtų pažymėti, kad tai tiesa tik tuo atveju, jei lęšio medžiagos lūžio rodiklis yra didesnis nei aplinkos. Jei lęšio lūžio rodiklis mažesnis, situacija pasikeis. Pavyzdžiui, oro burbulas vandenyje yra abipus išgaubtas difuzinis lęšis.

Lęšiai, kaip taisyklė, pasižymi jų optine galia (matuojama dioptrijomis) arba židinio nuotoliu.

Kuriant optinius įrenginius su koreguota optine aberacija (pirmiausia chromatiniais, dėl šviesos dispersijos, - achromatais ir apochromatais), svarbios ir kitos lęšių / jų medžiagų savybės, pavyzdžiui, lūžio rodiklis, dispersijos koeficientas, medžiagos pralaidumas pasirinktoje. optinis diapazonas.

Kartais lęšiai/lęšių optinės sistemos (refraktoriai) yra specialiai sukurti naudoti santykinai aukštą lūžio rodiklį turinčiose terpėse (žr. imersinį mikroskopą, imersinius skysčius).

Lęšių tipai:
Susirinkimas:
1 - abipus išgaubtas
2 - plokščiai išgaubta
3 - įgaubtas-išgaubtas (teigiamas meniskas)
Išsibarstymas:
4 - abipus įgaubtas
5 - plokščiai įgaubta
6 - išgaubtas-įgaubtas (neigiamas meniskas)

Išgaubtas-įgaubtas lęšis vadinamas meniskas ir gali būti kolektyvinis (storėja link vidurio) arba sklaidantis (storėja link kraštų). Menisko, kurio paviršiaus spinduliai yra lygūs, optinė galia lygi nuliui (naudojamas dispersijos korekcijai arba kaip dengiantis lęšis). Taigi trumparegių akinių lęšiai dažniausiai yra neigiami meniskiai.

Išskirtinė konverguojančio lęšio savybė yra galimybė surinkti spindulius, patenkančius į jo paviršių viename taške, esančiame kitoje lęšio pusėje.

Pagrindiniai lęšio elementai: NN - pagrindinė optinė ašis - tiesi linija, einanti per objektyvą ribojančių sferinių paviršių centrus; O - optinis centras - taškas, kuris, esant abipus išgaubtiems arba abipus įgaubtiems (su vienodu paviršiaus spinduliu) lęšiui, yra optinėje ašyje lęšio viduje (jo centre).
Pastaba. Spindulių kelias rodomas kaip idealizuotame (plokščiame) lęšyje, nenurodant lūžio ties tikrosios fazės ribos. Be to, rodomas kiek perdėtas abipus išgaubto lęšio vaizdas.

Jei šviesos taškas S yra tam tikru atstumu prieš susiliejantį lęšį, tai šviesos spindulys, nukreiptas išilgai ašies, praeis pro lęšį nelūžęs, o spinduliai, kurie nepraeina per centrą, bus lūžę link optinio lęšio. ašį ir susikerta ant jos tam tikrame taške F, kuris ir bus taško S vaizdas. Šis taškas vadinamas konjuguotu židiniu arba tiesiog sutelkti dėmesį.

Jei šviesa iš labai tolimo šaltinio krenta ant lęšio, kurio spindulius galima pavaizduoti kaip sklindančius lygiagrečiu pluoštu, tada išėjus iš objektyvo spinduliai lūžta didesniu kampu ir taškas F judės ant optinio lęšio. ašį arčiau objektyvo. Esant tokioms sąlygoms, iš lęšio sklindančių spindulių susikirtimo taškas vadinamas Pagrindinis tikslas F ', o atstumas nuo objektyvo centro iki pagrindinio židinio – pagrindinis židinio nuotolis.

Spinduliai, patenkantys į besiskiriantį lęšį, iš jo išeinant, lūžta link lęšio kraštų, tai yra, jie bus išsklaidyti. Jei šie spinduliai tęsiasi priešinga kryptimi, kaip parodyta paveikslėlyje punktyrine linija, tada jie susilies viename taške F, kuris bus sutelkti dėmesįšis objektyvas. Šis dėmesys bus įsivaizduojamas.

Tariamas besiskiriančio objektyvo židinys

Tai, kas pasakyta apie fokusavimą į pagrindinę optinę ašį, vienodai tinka ir tais atvejais, kai taško vaizdas yra antrinėje arba pasvirusioje optinėje ašyje, t. y. tiesėje, kertančioje lęšio centrą kampu į pagrindinę. optinė ašis. Pagrindinei optinei ašiai statmena plokštuma, esanti pagrindiniame lęšio židinyje, vadinama pagrindinė židinio plokštuma, o konjuguotame židinyje – tiesiog židinio plokštuma.

Kolekciniai lęšiai gali būti nukreipti į objektą bet kuria puse, ko pasekoje pro objektyvą praeinantys spinduliai gali būti surinkti iš vienos ar kitos jo pusės. Taigi objektyvas turi du židinius - priekyje ir galinis. Jie yra ant optinės ašies abiejose objektyvo pusėse židinio atstumu nuo objektyvo centro.

Vaizdas su plonu susiliejančiu objektyvu

Apibūdinant lęšių charakteristikas, buvo atsižvelgta į šviesos taško atvaizdo konstravimo lęšio židinyje principą. Spinduliai, patenkantys į objektyvą iš kairės, praeina per jo galinį židinį, o iš dešinės – per priekinį židinį. Reikėtų pažymėti, kad skirtinguose objektyvuose, priešingai, galinis fokusas yra prieš objektyvą, o priekinis - už.

Objektyvo konstravimas tam tikros formos ir dydžio objektų atvaizdu gaunamas taip: tarkime, kad linija AB yra objektas, esantis tam tikru atstumu nuo objektyvo, gerokai viršijantis jo židinio nuotolį. Iš kiekvieno objekto taško pro objektyvą praeis nesuskaičiuojamas skaičius spindulių, iš kurių aiškumo dėlei paveiksle schematiškai parodyta tik trijų spindulių eiga.

Trys spinduliai, sklindantys iš taško A, praeis pro objektyvą ir susikirs atitinkamuose išnykimo taškuose A 1 B 1, kad susidarytų vaizdas. Gautas vaizdas yra galioja ir aukštyn kojomis.

Šiuo atveju vaizdas buvo gautas konjuguotame židinio plokštumoje FF, šiek tiek nutolusioje nuo pagrindinės židinio plokštumos F'F', einančioje lygiagrečiai jai per pagrindinį židinį.

Jei objektas yra begaliniu atstumu nuo objektyvo, tada jo vaizdas gaunamas objektyvo F užpakaliniame židinyje. galioja, aukštyn kojomis ir sumažintasį panašų tašką.

Jei objektas yra arti objektyvo ir yra didesniu nei du kartus didesniu už objektyvo židinio nuotolį, jo vaizdas bus galioja, aukštyn kojomis ir sumažintas ir bus už pagrindinio židinio segmento tarp jo ir dvigubo židinio nuotolio.

Jei objektas yra dvigubai didesniu už objektyvo židinio nuotolį, tada gautas vaizdas yra kitoje objektyvo pusėje dvigubai didesniu židinio nuotoliu nuo jo. Vaizdas gaunamas galioja, aukštyn kojomis ir vienodo dydžio tema.

Jei objektas yra tarp priekinio židinio nuotolio ir dvigubo židinio nuotolio, vaizdas bus nufotografuotas daugiau nei dvigubas židinio nuotolis ir bus galioja, aukštyn kojomis ir padidintas.

Jei objektas yra priekinio pagrindinio objektyvo židinio plokštumoje, tada spinduliai, praėję pro objektyvą, eis lygiagrečiai, o vaizdą galima gauti tik begalybėje.

Jei objektas yra mažesniu atstumu nei pagrindinis židinio nuotolis, spinduliai paliks objektyvą skirtingu spinduliu, niekur nesusikirsdami. Dėl to susidaro vaizdas įsivaizduojamas, tiesioginis ir padidintas, t.y., šiuo atveju objektyvas veikia kaip didinamasis stiklas.

Nesunku pastebėti, kad objektui iš begalybės priartėjus prie priekinio objektyvo židinio vaizdas nutolsta nuo galinio židinio, o pasiekus priekinę fokusavimo plokštumą, pasirodo, kad nuo jos yra begalybėje.

Šis raštas turi didelę reikšmę atliekant įvairių tipų fotografijos darbus, todėl norint nustatyti atstumo nuo objekto iki objektyvo ir nuo objektyvo iki vaizdo plokštumos santykį, būtina žinoti pagrindinius objektyvo formulė.

Plono lęšio formulė

Atstumai nuo objekto taško iki objektyvo centro ir nuo vaizdo taško iki objektyvo centro vadinami konjuguotu židinio nuotoliu.

Šie dydžiai priklauso vienas nuo kito ir nustatomi pagal formulę, vadinamą plonų lęšių formulė:

kur yra atstumas nuo objektyvo iki objekto; - atstumas nuo objektyvo iki vaizdo; yra pagrindinis objektyvo židinio nuotolis. Storo lęšio atveju formulė išlieka nepakitusi, tik tas skirtumas, kad atstumai matuojami ne nuo objektyvo centro, o nuo pagrindinių plokštumų.

Norint rasti vieną ar kitą nežinomą dydį su dviem žinomais, naudojamos šios lygtys:

Reikėtų pažymėti, kad kiekių ženklai u , v , f yra parenkami remiantis šiais argumentais – realaus vaizdo iš realaus objekto konverguojančiame objektyve – visi šie dydžiai yra teigiami. Jei vaizdas įsivaizduojamas - atstumas iki jo imamas neigiamu, jei objektas įsivaizduojamas - atstumas iki jo yra neigiamas, jei objektyvas divergentas - židinio nuotolis neigiamas.

Vaizdo skalė

Vaizdo skalė () yra vaizdo linijinių matmenų ir atitinkamų objekto linijinių matmenų santykis. Šis santykis gali būti netiesiogiai išreikštas trupmena , kur yra atstumas nuo objektyvo iki vaizdo; yra atstumas nuo objektyvo iki objekto.

Čia yra sumažinimo koeficientas, ty skaičius, rodantis, kiek kartų vaizdo linijiniai matmenys yra mažesni už tikruosius objekto linijinius matmenis.

Skaičiavimų praktikoje daug patogiau šį santykį išreikšti arba , kur yra objektyvo židinio nuotolis.

.

Objektyvo židinio nuotolio ir optinės galios skaičiavimas

Lęšiai yra simetriški, tai yra, jų židinio nuotolis yra vienodas, nepriklausomai nuo šviesos krypties – į kairę ar į dešinę, tačiau tai netaikoma kitoms charakteristikoms, pvz., aberacijoms, kurių dydis priklauso nuo to, kurioje pusėje. objektyvas pasuktas į šviesą.

Kelių objektyvų derinys (centrinė sistema)

Lęšiai gali būti derinami vienas su kitu, kad būtų sukurtos sudėtingos optinės sistemos. Dviejų lęšių sistemos optinę galią galima rasti kaip paprastą kiekvieno lęšio optinių galių sumą (su sąlyga, kad abu lęšiai gali būti laikomi plonais ir jie yra arti vienas kito toje pačioje ašyje):

.

Jei lęšiai yra tam tikru atstumu vienas nuo kito ir jų ašys sutampa (savavališko skaičiaus lęšių, turinčių šią savybę, sistema vadinama centruotąja sistema), tada jų bendrą optinę galią galima pakankamai tiksliai nustatyti pagal tokia išraiška:

,

kur yra atstumas tarp pagrindinių lęšių plokštumų.

Paprasto objektyvo trūkumai

Šiuolaikinėje fotografijos įrangoje vaizdo kokybei keliami aukšti reikalavimai.

Paprasto objektyvo suteikiamas vaizdas dėl daugybės trūkumų neatitinka šių reikalavimų. Daugumos trūkumų pašalinimas pasiekiamas tinkamai parenkant daugybę lęšių centrinėje optinėje sistemoje – objektyve. Paprastais objektyvais darytos nuotraukos turi įvairių trūkumų. Optinių sistemų trūkumai vadinami aberacijomis, kurios skirstomos į šiuos tipus:

• Geometrinės aberacijos
• Difrakcinė aberacija (šią aberaciją sukelia kiti optinės sistemos elementai ir ji neturi nieko bendra su pačiu objektyvu).

Specialių savybių turintys lęšiai

Organiniai polimeriniai lęšiai

Kontaktiniai lęšiai

kvarciniai lęšiai

Silikoniniai lęšiai

Silicis sujungia itin didelę dispersiją su aukščiausiu absoliučiu lūžio rodikliu n=3,4 IR diapazone ir visišku neskaidrumu matomame diapazone.

Lęšių tipai

Šviesos atspindys ir lūžis naudojami spindulių krypčiai pakeisti arba, kaip sakoma, valdyti šviesos pluoštus. Tai yra pagrindas sukurti specialius optinius instrumentus, tokius kaip, pavyzdžiui, didinamasis stiklas, teleskopas, mikroskopas, fotoaparatas ir kt. Pagrindinė daugumos jų dalis yra objektyvas. Pavyzdžiui, akiniai yra lęšiai, uždengti rėmelyje. Šis pavyzdys jau parodo, koks svarbus žmogui yra lęšių naudojimas.

Pavyzdžiui, pirmoje nuotraukoje kolba yra tokia, kokią mes ją matome gyvenime,

o antroje – jei žiūrėtume per didinamąjį stiklą (tas pats objektyvas).

Optikoje dažniausiai naudojami sferiniai lęšiai. Tokie lęšiai yra korpusai, pagaminti iš optinio arba organinio stiklo, apriboti dviem sferiniais paviršiais.

Lęšiai yra skaidrūs kūnai, iš abiejų pusių apriboti išlenktais paviršiais (išgaubtais arba įgaubtais). Tiesi linija AB, einanti per lęšį ribojančių sferinių paviršių centrus C1 ir C2, vadinama optine ašimi.

Šiame paveikslėlyje pavaizduotos dviejų lęšių pjūviai, kurių centrai yra taške O. Pirmasis lęšis, parodytas paveiksle, vadinamas išgaubtu, antrasis – įgaubtu. Taškas O, esantis ant optinės ašies šių lęšių centre, vadinamas optiniu lęšio centru.

Vienas iš dviejų ribojančių paviršių gali būti plokščias.

Kairėje pusėje esantys lęšiai yra išgaubti

dešinė - įgaubta.

Mes apsvarstysime tik sferinius lęšius, tai yra lęšius, kuriuos riboja du sferiniai (sferiniai) paviršiai.
Lęšiai, apriboti dviem išgaubtais paviršiais, vadinami abipus išgaubtais; lęšiai, apriboti dviem įgaubtais paviršiais, vadinami abipus įgaubtais.

Nukreipę spindulių spindulį lygiagrečiai pagrindinei optinei lęšio ašiai į išgaubtą lęšį, pamatysime, kad po lūžio lęšyje šie spinduliai surenkami taške, vadinamame pagrindiniu lęšio židiniu.

- taškas F. Objektyvas turi du pagrindinius židinius, iš abiejų pusių vienodu atstumu nuo optinio centro. Jei šviesos šaltinis yra sufokusuotas, tada po lūžio lęšyje spinduliai bus lygiagrečiai pagrindinei optinei ašiai. Kiekvienas objektyvas turi du židinius, po vieną kiekvienoje objektyvo pusėje. Atstumas nuo objektyvo iki jo židinio vadinamas objektyvo židinio nuotoliu.
Nukreipkime besiskiriančių spindulių spindulį iš taškinio šaltinio, esančio ant optinės ašies, į išgaubtą lęšį. Jei atstumas nuo šaltinio iki lęšio yra didesnis už židinio nuotolį, tai spinduliai po lūžimo lęšyje viename taške kirs objektyvo optinę ašį. Todėl išgaubtas lęšis surenka spindulius, gaunamus iš šaltinių, esančių atstumu nuo objektyvo didesniu nei jo židinio nuotolis. Todėl išgaubtasis lęšis kitaip vadinamas konverguojančiu lęšiu.
Kai spinduliai praeina pro įgaubtą lęšį, stebimas kitoks vaizdas.
Į abipus įgaubtą lęšį išsiųsime lygiagretų optinei ašiai spindulių spindulį. Pastebėsime, kad spinduliai iš lęšio išeis skirtingu spinduliu. Jei šis besiskiriantis spindulių pluoštas patenka į akį, tai stebėtojui atrodys, kad spinduliai išeina iš taško F. Šis taškas vadinamas įsivaizduojamu abipus įgaubto lęšio židiniu. Toks objektyvas gali būti vadinamas divergentiniu.

63 paveiksle paaiškinamas susiliejančių ir besiskiriančių lęšių veikimas. Lęšiai gali būti pavaizduoti kaip daug prizmių. Kadangi prizmės nukreipia spindulius, kaip parodyta paveikslėliuose, akivaizdu, kad lęšiai, kurių išsipūtimas yra viduryje, spindulius surenka, o lęšiai su iškilimu kraštuose juos išsklaido. Objektyvo vidurys veikia kaip plokštumai lygiagreti plokštė: jis neatkreipia spindulių nei susiliejančiame, nei besiskiriančiame lęšyje.

Brėžiniuose konverguojantys lęšiai pažymėti taip, kaip parodyta paveikslėlyje kairėje, o besiskiriantys - paveikslėlyje dešinėje.

Tarp išgaubtų lęšių yra: abipus išgaubti, plokščiai išgaubti ir įgaubti-išgaubti (atitinkamai paveikslėlyje). Visuose išgaubtuose lęšiuose pjūvio vidurys yra platesnis už kraštus. Šie lęšiai vadinami konverguojančiais lęšiais. Tarp įgaubtų lęšių yra abipusiai įgaubti, plokščiai įgaubti ir išgaubti-įgaubti (atitinkamai paveikslėlyje). Visi įgaubti lęšiai turi siauresnę vidurinę dalį nei kraštai. Šie lęšiai vadinami besiskiriančiais lęšiais.

Šviesa yra elektromagnetinė spinduliuotė, kurią akis suvokia per regos jutimą.

• Šviesos tiesinio sklidimo dėsnis: šviesa vienalytėje terpėje sklinda tiesia linija
• Šviesos šaltinis, kurio matmenys yra maži, palyginti su atstumu iki ekrano, vadinamas taškiniu šviesos šaltiniu.

• Kritantis spindulys ir atspindėtas spindulys yra toje pačioje plokštumoje, o statmuo atkurtas į atspindintį paviršių kritimo taške. Kritimo kampas lygus atspindžio kampui.
• Pakeitus taškinį objektą ir jo atspindį, spindulių kelias nepasikeis, pasikeis tik jų kryptis.

Žiovaujantis atspindintis paviršius vadinamas plokščiu veidrodžiu, jeigu ant jo krintantis lygiagrečių spindulių spindulys po atspindžio lieka lygiagretus.

• Lęšis, kurio storis yra daug mažesnis nei jo paviršių kreivio spindulys, vadinamas plonu lęšiu.
• Objektyvas, kuris lygiagrečių spindulių spindulį paverčia susiliejančiu ir surenka jį į vieną tašką, vadinamas konverguojančiu lęšiu.
• Objektyvas, kuris lygiagrečių spindulių spindulį paverčia divergentiniu – divergentiniu.

Konverguojančiam objektyvui

Skirtingiems objektyvams:

Visose objekto padėtyse lęšis sukuria sumažintą, įsivaizduojamą, tiesioginį vaizdą, esantį toje pačioje objektyvo pusėje kaip ir objektas.

Akių savybės:

• akomodacija (pasiekiama keičiant lęšių formą);
• pritaikymas (prisitaikymas prie skirtingų apšvietimo sąlygų);
• regėjimo aštrumas (gebėjimas atskirai atskirti du artimus taškus);
• matymo laukas (erdvė, stebima, kai akys juda, bet galva nejuda)

regėjimo defektai

trumparegystė (korekcija – besiskiriantis lęšis);

toliaregystė (korekcija – konverguojantis lęšis).

Plonas lęšis yra paprasčiausia optinė sistema. Paprasti ploni lęšiai dažniausiai naudojami akinių akinių pavidalu. Be to, gerai žinomas lęšio kaip didinamojo stiklo naudojimas.

Daugelio optinių įrenginių – projekcinės lempos, fotoaparato ir kitų įrenginių – veikimą galima schematiškai prilyginti plonų lęšių veikimui. Tačiau plonas lęšis gerą vaizdą suteikia tik tais gana retais atvejais, kai galima apsiriboti siauru vienos spalvos pluoštu, sklindančiu iš šaltinio išilgai pagrindinės optinės ašies arba dideliu kampu į ją. Daugumoje praktinių problemų, kai šių sąlygų nesilaikoma, vaizdas plonu objektyvu yra gana netobulas.
Todėl daugeliu atvejų imamasi sudėtingesnių optinių sistemų, turinčių daug laužiančių paviršių ir kurių neriboja šių paviršių artumo reikalavimas (reikalavimas, kurį tenkina plonas lęšis). [ keturi ]

4.2 Fotografijos aparatai. Optiniai įrenginiai.

Visus optinius įrenginius galima suskirstyti į dvi grupes:

1) įrenginiai, kurių pagalba gaunami optiniai vaizdai ekrane. Tai apima projekcinius įrenginius, fotoaparatus, filmavimo kameras ir kt.

2) įrenginiai, kurie veikia tik kartu su žmogaus akimis ir nesudaro vaizdų ekrane. Tai didinamasis stiklas, mikroskopas ir įvairūs teleskopo sistemos instrumentai. Tokie įrenginiai vadinami vaizdiniais.

Fotoaparatas.

Šiuolaikinės kameros turi sudėtingą ir įvairią struktūrą, tačiau mes apsvarstysime, iš kokių pagrindinių elementų kamera susideda ir kaip jie veikia.