Membina imej dalam kanta nipis: lukisan, formula kanta nipis

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Kanta ialah objek lutsinar yang boleh membiaskan cahaya matahari. Mereka terutamanya diperbuat daripada kaca. Perkataan "cahaya biasan" merujuk kepada keupayaan untuk menukar arah perambatan sinar cahaya kejadian. Mari kita pertimbangkan cara imej dibina dalam kanta nipis.

Latar belakang sejarah

Kanta pertama yang diketahui oleh orang Yunani dan Rom purba ialah bekas kaca sfera yang diisi dengan air. Prototaip cermin mata moden ini digunakan untuk menyalakan api.

Hanya pada penghujung abad ke-13 kanta kaca pertama dibuat di Eropah. Sejak itu, proses pembuatan mereka tidak banyak berubah. Satu-satunya inovasi ialah penggunaan tar oleh Isaac Newton pada abad ke-17 untuk menggilap permukaan objek optik.

Mengumpul dan menabur cermin mata optik

Untuk memudahkan memahami pembinaan imej dalam kanta nipis, pertimbangkanpersoalannya, apakah itu cermin mata optik. Secara umum, terdapat hanya dua jenis kanta, yang berbeza dalam bentuk dan keupayaan untuk membiaskan fluks cahaya. Jenis berikut dibezakan:

Kanta penumpu. Jenis ini mempunyai ketebalan bahagian tengahnya lebih besar daripada ketebalan tepi. Imej yang terhasil dalam kanta menumpu terbentuk pada sisi lain cahaya yang jatuh padanya. Jenis ini mempunyai keupayaan untuk mengumpul cahaya ke dalam satu titik (fokus positif).
Kanta mencapah. Bahagian tengah mereka lebih nipis daripada tepi. Disebabkan bentuknya, cermin mata optik ini menyerakkan kejadian cahaya pada mereka, yang membawa kepada pembentukan imej pada sisi yang sama kanta apabila sinar daripada objek jatuh ke atasnya. Imej yang dihasilkan jauh lebih kecil daripada item sebenar. Jika sinaran yang dihamburkan oleh kaca optik ini diteruskan sedemikian rupa untuk menentukan asalnya, maka nampaknya ia muncul dari satu titik di hadapannya. Titik ini dipanggil fokus, iaitu negatif atau khayalan untuk kanta mencapah.

Bentuk cermin mata optik yang berbeza

Dua jenis kanta sedia ada boleh dibuat dalam beberapa cara. 6 borang berikut dibezakan:

Biconvex.
Plano-cembung.
Dengan meniskus cembung (cekung-cembung).
Biconcave.
Plano-cekung.
Dengan meniskus cekung (cembung-cekung).

Unsur kaca cembung

Untuk memahami fizik kanta dan pembinaannyakanta pengimejan nipis, adalah perlu untuk mengetahui elemen asas objek optik ini. Mari senaraikan mereka:

Pusat optik (O) ialah titik yang melaluinya cahaya tanpa dibiaskan.
Paksi utama ialah garis lurus yang melalui titik pusat optik dan fokus utama.
Fokus utama atau utama (F) ialah titik yang dilalui sinar cahaya atau sambungannya jika ia jatuh pada kaca optik selari dengan paksi utamanya.
Paksi tambahan - sebarang garis lurus yang melalui pusat optik.
Jejari kelengkungan ialah dua jejari, R₁ dan R₂, daripada sfera yang membentuk kanta.
Pusat kelengkungan - dua pusat sfera, C₁ dan C₂, yang membentuk permukaan kaca optik.
Panjang fokus (f) - jarak antara titik fokus dan pusat optik. Terdapat takrifan lain bagi nilai (f): ini ialah jarak dari pusat kanta optik ke imej, yang memberikan objek yang terletak sangat jauh.

Sifat optik

Sama ada kaca cembung ringkas atau sistem optik kompleks, yang merupakan koleksi kanta individu, sifat optiknya bergantung pada dua parameter: panjang fokus dan hubungan antara panjang fokus dan diameter kanta.

Panjang fokus diukur dalam dua cara:

Dalam unit jarak biasa, seperti 10cm, 1m dan seterusnya.
Dalam dioptri, ini ialah nilai yang berkadar songsang dengan panjang fokus, diukur dalam meter.

Sebagai contoh, kaca optik dengan kuasa 1 diopter mempunyai jarak fokus 1 m, manakala kanta dengan kuasa 2 diopter mempunyai jarak fokus hanya 0.5 m.

Diameter kanta dan hubungannya dengan panjang fokus menentukan keupayaan kaca optik untuk mengumpul cahaya atau output cahayanya.

Sifat sinar yang melalui kanta

Kanta menumpu dan mencapah dalam tindakan

Di sekolah dalam darjah 8, membina imej dalam kanta nipis ialah salah satu topik penting dalam fizik. Untuk mempelajari cara membina imej ini, seseorang harus mengetahui bukan sahaja konsep dan elemen asas, tetapi juga sifat beberapa sinar yang melalui objek aktif optik:

Sebarang sinar yang melalui selari dengan paksi utama dibiaskan sedemikian rupa sehingga sama ada ia melalui fokus (dalam kes kanta menumpu), atau sambungan khayalannya melalui fokus (dalam kes yang berbeza).
Rasuk yang melalui fokus dibiaskan supaya ia meneruskan pergerakannya selari dengan paksi utama. Ambil perhatian bahawa dalam kes kanta mencapah, peraturan ini sah jika kesinambungan kejadian rasuk padanya melalui fokus yang terletak pada bahagian lain objek optik.
Mana-mana sinar cahaya yang melalui pusat kanta tidak mengalami sebarang pembiasan dan tidak berubah arah.

Ciri membina imej dalam kanta nipis

Walaupun mengumpul dan menyerakkan optikcermin mata mempunyai sifat yang serupa, binaan imej pada setiap satunya mempunyai ciri tersendiri.

Apabila membina imej, formula kanta nipis ialah:

1/f=1/d_o+1/d_i, di mana d_o dan d_i ialah jarak dari pusat optik ke objek dan imejnya.

Perhatikan bahawa panjang fokus (f) adalah positif untuk kanta menumpu dan negatif untuk kanta mencapah.

Aplikasi sifat sinar di atas yang melalui kaca optik pengumpul membawa kepada keputusan berikut:

Jika objek terletak pada jarak lebih daripada 2f, maka imej sebenar diperoleh, yang mempunyai saiz yang lebih kecil daripada objek. Kami melihatnya terbalik.
Objek yang diletakkan pada jarak 2f dari kanta menghasilkan imej terbalik sebenar yang sama saiz dengan objek itu sendiri.
Jika objek berada pada jarak lebih daripada f, tetapi kurang daripada 2f, maka imej terbalik dan diperbesarkan yang sebenar diperolehi.
Jika objek berada pada titik fokus, maka sinar yang melalui kaca optik menjadi selari, yang bermaksud tiada imej.
Jika objek lebih dekat daripada satu jarak fokus, maka imejnya akan menjadi khayalan, langsung dan lebih besar daripada objek itu sendiri.

Memandangkan sifat sinar yang melalui kanta menumpu dan mencapah adalah serupa, pembinaan imej yang diberikan oleh kanta nipis jenis ini dijalankan mengikut peraturan yang serupa.

Lukisanpengimejan untuk pelbagai majlis

Dalam lukisan, kanta menumpu ditunjukkan oleh garis di hujungnya yang terdapat anak panah menghala ke luar, dan kanta mencapah ditunjukkan oleh garis dengan anak panah di hujungnya yang diarahkan ke dalam, iaitu, antara satu sama lain.

Varian berbeza bagi lukisan untuk membina imej dalam kanta nipis, yang telah dibincangkan dalam perenggan sebelumnya, ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Seperti yang dapat dilihat daripada rajah, semua imej (untuk sebarang jenis kaca optik dan lokasi objek berbanding dengannya) dibina pada dua rasuk. Satu diarahkan selari dengan paksi utama, dan satu lagi melalui pusat optik. Penggunaan rasuk ini mudah kerana tingkah laku mereka selepas melalui kanta diketahui. Juga ambil perhatian bahawa pinggir bawah objek (anak panah merah dalam kes ini) terletak pada paksi optik utama, jadi cukup untuk membina imej titik atas objek sahaja. Jika objek (anak panah merah) terletak sewenang-wenangnya berbanding dengan kaca optik, maka adalah perlu untuk membina imej kedua-dua bahagian atas dan bawahnya secara bebas.

Dua rasuk sudah cukup untuk membina sebarang imej. Sekiranya terdapat ketidakpastian tentang hasilnya, maka ia boleh disemak menggunakan sinar ketiga. Ia harus diarahkan melalui fokus (di hadapan kanta menumpu dan di belakang kanta mencapah), kemudian selepas melalui kaca optik dan pembiasan di dalamnya, rasuk akan selari dengan paksi optik utama. Jika masalah membina imej dalam kanta nipis diselesaikanbetul, kemudian ia akan melalui titik di mana dua rasuk utama bersilang.

Proses pembuatan objek optik

Kebanyakan kanta diperbuat daripada jenis kaca khas yang dipanggil kanta optik. Tiada tekanan dalaman, gelembung udara dan ketidaksempurnaan lain dalam kaca tersebut.

Proses membuat kanta berlaku dalam beberapa peringkat. Pertama, objek cekung atau cembung dari bentuk yang dikehendaki dipotong daripada blok kaca optik menggunakan alat logam yang sesuai. Ia kemudian digilap menggunakan tar. Pada peringkat akhir, kaca optik diubah saiz menggunakan alat yang melelas supaya pusat graviti betul-betul bertepatan dengan pusat optik.

Disebabkan perkembangan teknologi untuk mendapatkan dan memproses pelbagai jenis plastik, kanta kini semakin banyak dibuat daripada jenis plastik lutsinar, yang lebih murah, ringan dan kurang rapuh daripada rakan kaca mereka.

Kawasan permohonan

Cermin mata optik digunakan untuk menyelesaikan pelbagai masalah penglihatan. Untuk ini, kedua-dua kanta sentuh plastik dan kaca (dengan cermin mata) digunakan.

Selain itu, cermin mata optik digunakan dalam kamera fotografi, mikroskop, teleskop dan instrumen optik lain. Mereka menggunakan keseluruhan sistem kanta. Sebagai contoh, dalam kes mikroskop termudah, yang terdiri daripada dua cermin mata optik, yang pertama membentuk imej sebenar objek, danyang kedua digunakan untuk membesarkan imejnya. Oleh itu, kaca kedua terletak pada jarak yang sesuai dari yang pertama, mengikut peraturan untuk membina imej dalam kanta nipis.