Objektiivid: läätsede tüübid (füüsika). Koguvate, optiliste, lahknevate läätsede tüübid
Objektiiv kujutab keha, läbipaistvat ja piiratud. Objektiivi korpuse piirajateks on enamasti kas kaks kumerat pinda või üks kumer ja teine tasane. Nagu teate, võivad läätsed olla kumerad või nõgusad. Sellest lähtuvalt on lääts, mille kesktasand on servade suhtes paksenenud, kumer. Nõgusad läätsed annavad teistsuguse pildi: nende keskosa on servapinnaga võrreldes õhem. Kui kiirte murdumisnäitaja keskkond vähem võrreldes sama kumerläätse indikaatoriga, siis selles paralleelsete kiirte moodustatud kiir murdub ja muundub koonduvaks kiireks. Selliste omadustega nõgusaid läätsi nimetatakse koonduvateks läätsedeks. Kui nõgusläätses muutub paralleelselt suunatud kiirte kiir murdumisel lahknevaks, siis on tegemist lahknevate nõgusläätsedega, milles õhk toimib väliskeskkonnana.
Objektiiv on geomeetriliste keskpunktidega sfääriline pind. Otsejoon, mis ühendab keskusi, on peamine optiline telg. Õhukeste läätsede paksus on väiksem kui nende kõverusraadius. Selliste läätsede puhul on tõsi, et nende segmendi tipud on tihedalt asetsevad ja esindavad optilist keskpunkti. Sel juhul on sekundaartelg mis tahes sirgjoon, mis läbib keskpunkti sfääriliste pindade keskpunkte ühendava sirgjoone suhtes nurga all. Kuid objektiivi põhifookuse määramiseks piisab, kui kujutada ette, et kiirtekiir tabab koguvat nõgusläätset. Pealegi on need kiired peateljega paralleelsed. Pärast murdumist kogunevad sellised kiired ühte punkti, mis on fookuses. Fookuses näete kiirte jätkumist. Need on enne murdumist põhiteljega paralleelselt suunatud kiired. Kuid see trikk on väljamõeldud. Samuti on lahkneval objektiivil põhifookus. Õigemini kaks peamist fookust. Kui kujutate ette põhilist optilist telge, asuvad peamised fookused sellel keskelt võrdsel kaugusel. Kui arvutame koguse, mis on pöördväärtus fookuskaugus, siis saame optilise võimsuse.
Objektiivi optilise võimsuse ühik on diopter, kui peame silmas SI-süsteemi. Iseloomulik on see, et koonduval läätsel on oma optiline võimsus on positiivne väärtus, samas kui hajuva väärtuse puhul on see negatiivne. Kui tasapinnal on omadus läbida läätse põhifookust ja samal ajal põhiteljega risti, siis on see fokaaltasapind. Usaldusväärselt on teada, et läätsele suunatud ja samal ajal sekundaarse optilise teljega paralleelsed kiired kogutakse telje ja fookustasandi ristumiskohas. Objektiivide peegeldamis- ja murdumisvõimet kasutatakse optilistes mõõteriistades.
Me kõik teame näiteid läätsede igapäevasest kasutamisest: luup, prillid, kaamera, teaduses ja uurimistöös on selleks mikroskoop. Läätsede omaduste avastamise tähtsus inimese jaoks on tohutu. Optikas kasutatakse kõige sagedamini sfäärilisi läätsi. Need on valmistatud klaasist ja piirduvad keradega.
Novosibirski transporditehnoloogia kolledži Barabinski filiaal, mis sai nime N.A. Lunina.
Õpetaja: Nagoga Ekaterina Mihhailovna.
Teema: “Läätsed. Konstruktsioon objektiivides. Õhuke läätse valem."
Sihtmärk: anda teadmisi läätsedest, nende füüsikalised omadused ja omadused.
Tundide ajal
Aja organiseerimine
Tervitused.
Läbivaatus kodutöö.
II. Uue materjali õppimine
Valguse murdumise nähtus on valguskiirte juhtimiseks ja optiliste kujutiste saamiseks kasutatavate läätsede ja paljude optiliste instrumentide tegevuse aluseks.
Objektiiv on optiline läbipaistev keha, mida piiravad sfäärilised pinnad. Olemaskahte tüüpi objektiive :
a) kumer;
b) nõgus.
Seal on kumerläätsed : kaksikkumer, tasapinnaline, nõgus-kumer.
Nõgusad läätsed võivad olla : kaksinõgus, tasapinnaline-nõgus, kumer-nõgus.
Nimetatakse läätsi, mille keskpunktid on servadest paksemadkogumine ja millel on paksemad servad- hajumine (slaidid 3,4) .
Katse
Valgusvihk on suunatud poole kaksikkumer lääts. Meie vaatamesellise läätse koguv toime: iga läätsele langev kiir kaldub pärast selle poolt murdumist kõrvale oma algsest suunast, lähenedes optilisele põhiteljele.
Kirjeldatud kogemus loomulikult tutvustab õpilastele objektiivi põhifookuse ja fookuskauguse mõisteid.
Objektiivi optilise keskpunkti ja selle põhifookuse kaugust nimetatakseobjektiivi fookuskaugus . See on tähistatud tähegaF, nagu trikk ise (slaidid 4-6).
Järgmisena määratakse valguskiirte teekond läbi lahkneva läätse. Sarnaselt käsitletakse ka lahkneva läätse toimimise ja parameetrite küsimust. Eksperimentaalsete andmete põhjal võime järeldada: lahkneva läätse fookus on kujuteldav (slaid 7).
III . Konstruktsioon objektiivides.
Kindla kuju ja suurusega objektide kujutise konstrueerimine objektiiviga saadakse järgmiselt: oletame, et joon AB tähistab objekti, mis asub objektiivist teatud kaugusel ja ületab oluliselt selle fookuskaugust.
Objekti igast punktist läbib objektiivi lugematu arv kiiri, millest selguse huvides on joonisel skemaatiliselt kujutatud vaid kolme kiire kulgu.
(slaidid 8,9)
Kui objekt on objektiivist lõpmatul kaugusel, saadakse selle kujutis objektiivi F' tagumises fookuses.kehtiv , pea alaspidi Ja vähendatud kuni see tundub punktina.
(slaid 10)
Kui objekt asetatakse eesmise fookuskauguse ja topeltfookuskauguse vahele, saadakse pilt topeltfookuskaugusest tagapool ja on reaalne, ümberpööratud ja suurendatud.
(slaid 11)
Kui objekt asetatakse objektiivist kahekordse fookuskaugusega, siis on saadud pilt teisel pool objektiivi sellest topelt fookuskaugusega võrreldes. Pilt on ehtne, tagurpidi ja esemega võrdne.
(slaid 12)
Kui objekt on objektiivi lähedal ja kaugusel, mis ületab objektiivi kahekordse fookuskauguse, on selle kujutiskehtiv , pea alaspidi Ja vähendatud ja see asub põhifookuse taga selle ja topeltfookuskauguse vahelises segmendis.
(slaid 13)
Kui objekt on objektiivi eesmise põhifookuse tasapinnal, siis läätse läbivad kiired lähevad paralleelselt ja pildi saab saada ainult lõpmatuseni.
(slaid 14)
Kui objekt asetatakse põhifookuskaugusest väiksemale kaugusele, väljuvad kiired objektiivist lahkneva kiirena, ilma et need kuskil lõikuvad. Pilt on siiskujuteldav , otsene Ja suurendatud , st sisse sel juhul objektiiv töötab nagu suurendusklaas.
(slaid 15)
IV. Õhuke läätse valemi tuletamine.
(slaid 16)
Varjutatud kolmnurkade sarnasusest (joonis 70) järeldub:
(slaid 17)
Kusd - objekti kaugus objektiivist;fkaugus objektiivist pildini;F - fookuskaugus. Objektiivi optiline võimsus on:
Arvutamisel asendatakse tegelike suuruste arvväärtused alati plussmärgiga ja imaginaarsed miinusmärgiga (slaid 18).
Lineaarne suurenemine
Varjutatud kolmnurkade sarnasusest (joonis 71) järeldub:
(slaid 19)
V. Õpitud materjali koondamine.
Miks nimetatakse lahkneva läätse fookust kujuteldavaks?
Mille poolest erineb tegelik pilt punktist kujuteldavast?
Millise märgi järgi saate kindlaks teha, kas see objektiiv läheneb või lahkneb, otsustades ainult selle kuju järgi?
Märkige kumerläätse omadus.(Koguge paralleelsed kiired ühte punkti.)
Ülesannete lahendamine nr 1064, 1066 (P) (slaidid 20,21)
§ 63-65, nr 1065(R)
Läätsede tüübid Õhuke - läätse paksus on väike võrreldes läätse pindade raadiuste ja objekti kaugusega objektiivist. Õhuke läätse valem 1 1 + 1 = F d f . F = df; d+ f kus F – fookuskaugus; d on kaugus objektist objektiivini; f – kaugus objektiivist pildi optilise keskpunktini R 1 О О 1 optiline põhitelg R 2 О 2
Läätsede omadused 1. Fookuskaugus Punkti, kus pärast läätses murdumist kiirte ristuvad, nimetatakse läätse põhifookuseks (F). F
Objektiivide omadused 1. Fookuskaugus Koonduval objektiivil on kaks peamist tegelikku fookust. F Fookuskaugus (F)
Läätsede omadused 2. Objektiivi optiline võimsus Fookuskauguse pöördväärtust nimetatakse läätse optiliseks võimsuseks D = 1/F Mõõdetud dioptrites (dopterites) 1 diopter = 1/m Arvestatakse koonduva läätse optilist võimsust. positiivne väärtus ja lahknevat objektiivi peetakse negatiivseks väärtuseks.
Nägemise kaitsmine Peate: Te ei tohi: • vaadata objekti, lugeda söömise ajal, küünlavalgel, liikuvas sõidukis ja pikali olles; vähemalt 30 cm kaugusel, istuge arvuti taga ekraanist 6070 cm kaugusel, telerist - 3 m (ekraan peaks olema silmade kõrgusel); Ш nii, et valgus langeb vasakult küljelt; Ш oskuslikult kasutada kodumasinaid; Ш tuleb teha silmadele ohtlikke töid spetsiaalsed prillid; § vaadata telerit pidevalt üle 2 tunni; § et ruumi valgustus oleks liiga hele; § avameelselt vaadata otsekiiri päikesevalgus; § Tolmu sattumisel hõõruge oma silmi kätega. Sh, kui tabati võõras keha pühkige silm puhtaks niiske salvrätik. Kui märkate nägemishäireid, pöörduge arsti (silmaarsti) poole.
Lõpetanud: Kuznetski keskkooli õpetaja Pryakhina N.V.
Tunniplaan
Tunni etapid, sisu | Vorm | Õpetaja tegevus | Õpilaste tegevused |
1. Kodutöö ülevaatamine 5 min |
|||
2.1. Sissejuhatus objektiivi kontseptsiooni | Mõtteeksperiment | Viib läbi mõtteeksperimendi, selgitab, demonstreerib mudelit, joonistab tahvlile | Tehke mõtteeksperiment, kuulake, esitage küsimusi |
2.2. Objektiivi omaduste ja omaduste tuvastamine | Tõstab probleemseid küsimusi ja toob näiteid | ||
2.3. Kiirte teekonna seletus läätses | Tõstab probleemseid küsimusi, joonistab, selgitab | Vastake küsimustele ja tehke järeldused |
|
2.4. Fookuse, objektiivi optilise võimsuse mõiste tutvustamine | Küsib suunavaid küsimusi, joonistab tahvlile, selgitab, näitab | Vasta küsimustele, tee järeldusi, tööta märkmikuga |
2.5. Pildi ehitus | Selgitus | Räägib, demonstreerib modelli, näitab bännereid | vasta küsimustele, joonista vihikusse |
3. Uue materjali konsolideerimine 8 min |
|||
3.1. Pildi ehitamise põhimõte objektiivides | Tekitab probleemseid küsimusi | Vastake küsimustele ja tehke järeldused |
|
3.2. Katselahus | Paaris töötama | Parandus, individuaalne abi, kontroll | Vastake testi küsimustele ja aidake üksteist |
4.Kodutöö 1 min |
|||
§63.64, nt 9 (8) Oskab konspektist lugu koostada. |
Õppetund. Objektiiv. Kujutise konstrueerimine õhukeses objektiivis.
Sihtmärk: Anda teadmisi läätsede, nende füüsikaliste omaduste ja omaduste kohta. Arendada praktilisi oskusi objektiivide omadusi puudutavate teadmiste rakendamisel pildi leidmiseks graafilisel meetodil.
Ülesanded: uurida läätsede liike, tutvustada õhukese läätse kui mudeli mõistet; tutvustada objektiivi põhiomadusi - optiline keskpunkt, optiline peatelg, fookus, optiline võimsus; arendada võimet konstrueerida kiirte teed läätsedes.
Arvutamisoskuste loomise jätkamiseks kasutage probleemilahendust.
Tunni ülesehitus: hariv loeng (peamiselt uus materjalÕpetaja esitleb, aga õpilased teevad märkmeid ja vastavad materjali esitamise ajal õpetaja küsimustele).
Interdistsiplinaarsed seosed: joonistamine (kiirte konstrueerimine), matemaatika (arvutused valemite abil, mikrokalkulaatorite kasutamine arvutustele kuluva aja vähendamiseks), sotsiaalteadus (loodusseaduste mõiste).
Õppevahendid: füüsiliste objektide fotod ja illustratsioonid multimeediumikettalt “Multimedia Library for Physics”.
Tunni kokkuvõte.
Õpitu kordamiseks ja õpilaste teadmiste omastamise sügavuse kontrollimiseks viiakse uuritud teemal läbi frontaalküsitlus:
Millist nähtust nimetatakse valguse murdumiseks? Mis on selle olemus?
Millised tähelepanekud ja katsed viitavad valguse levimissuuna muutumisele, kui see läheb teise keskkonda?
Milline nurk – langemisnurk või murdumine – on suurem, kui valguskiir liigub õhust klaasi?
Miks on paadis olles raske odaga tabada lähedal ujuvat kala?
Miks on vees oleva objekti kujutis alati vähem hele kui objekt ise?
Millisel juhul on murdumisnurk võrdne nurgaga kukkumine?
2. Uue materjali õppimine:
Objektiiv on optiliselt läbipaistev korpus, mis on piiratud sfääriliste pindadega
Kumer läätsed on: kaksikkumerad (1), tasakumerad (2), nõgusad-kumerad (3).
Nõgus läätsed on: kaksiknõgus (4), tasapinnaline-nõgus (5), kumer-nõgus (6).
IN koolikursus hakkame õppima õhukesed läätsed.
Läätse, mille paksus on palju väiksem kui selle pindade kõverusraadiused, nimetatakse õhukeseks läätseks.
Nimetatakse läätsi, mis muudavad paralleelsete kiirte kiire koonduvaks ja koguvad selle ühes punktis kogumine läätsed.
Nimetatakse läätsi, mis muudavad paralleelsete kiirte kiire lahknevaks hajumine läätsed. Nimetatakse punkti, kus pärast murdumist kiired kogutakse keskenduda. Koonduva objektiivi puhul – kehtib. Hajutamiseks – kujuteldav.
Vaatleme valguskiirte teed läbi lahkneva läätse:
Sisestame ja kuvame objektiivide peamised parameetrid:
Objektiivi optiline keskpunkt;
Objektiivi optilised teljed ja objektiivi optiline peatelg;
Objektiivi peamised fookuspunktid ja fookustasapind.
Piltide konstrueerimine objektiivides:
Punktobjekt ja selle kujutis asuvad alati samal optilisel teljel.
Optilise teljega paralleelsele läätsele langev kiir pärast läätse läbi murdumist läbib sellele teljele vastava fookuse.
Kiir, mis läbib fookust enne kogumisläätse, pärast läätse, levib paralleelselt sellele fookusele vastava teljega.
Optilise teljega paralleelne kiir lõikub sellega pärast murdumist fookustasandil.
d – objekti kaugus objektiivist
F – objektiivi fookuskaugus.
1. Objekt asub objektiivi topeltfookuskauguse taga: d > 2F.
Objektiiv annab objektist vähendatud, ümberpööratud reaalse pildi.
Objekt asub objektiivi fookuse ja selle topeltfookuse vahel: F< d < 2F
Objektiiv annab objektist suurendatud, ümberpööratud tõelise pildi.�
Objekti fookusesse asetatakse objekt: d = F
Üksuse pilt on hägune.
4. Objekt on objektiivi ja selle fookuse vahel: d< F
objekti kujutis on suurendatud, virtuaalne, otsene ja asub objektiga samal pool objektiivi.
5. Kujutised, mis on tekitatud lahkneva objektiiviga.
objektiiv ei tooda tegelikke pilte, mis asuvad objektiga samal pool objektiivi.
Õhuke läätse valem:
Valem objektiivi optilise võimsuse leidmiseks:
fookuskauguse pöördväärtust nimetatakse läätse optiliseks võimsuseks. Mida lühem on fookuskaugus, seda suurem on objektiivi optiline võimsus.
Optilised seadmed:
kaamera
Kinokaamera
Mikroskoop
Test.
Millised objektiivid on piltidel näha?
Millise seadmega saab joonisel kujutatud kujutist saada.
A. kaamera b. filmikaamera sisse. suurendusklaas
Milline objektiiv on pildil?
A. kogumine
b. hajumine
nõgus
1) Pilt võib olla kujuteldav või päris. Kui kujutis moodustub kiirte endi poolt (st valgusenergia siseneb etteantud punkti), siis on see reaalne, aga kui mitte kiirte endi, vaid nende jätkude järgi, siis nad ütlevad, et pilt on kujuteldav (valgusenergia siseneb). ei jõua antud punkti).
2) Kui pildi ülemine ja alumine osa on orienteeritud sarnaselt objektile endale, siis kutsutakse kujutist otsene. Kui pilt on tagurpidi, siis kutsutakse seda vastupidine (ümberpööratud).
3) Pilti iseloomustavad selle omandatud mõõtmed: suurendatud, vähendatud, võrdne.
Pilt tasapinnalises peeglis
Pilt tasapinnalises peeglis on virtuaalne, sirge, suuruselt võrdne objektiga ja asub peegli taga samal kaugusel, kui objekt asub peegli ees.
Objektiivid
Objektiiv on läbipaistev korpus, mis on mõlemalt poolt piiratud kumerate pindadega.
Läätsesid on kuut tüüpi.
Kogumine: 1 - kaksikkumer, 2 - lame-kumer, 3 - kumer-nõgus. Hajuvus: 4 - kaksiknõgus; 5 - lame-nõgus; 6 - nõgus-kumer.
Lähenev objektiiv
lahknev objektiiv
Objektiivide omadused.
NN- optiline peatelg on sirgjoon, mis läbib läätse piiritlevate sfääriliste pindade keskpunkte;
O- optiline keskpunkt - punkt, mis kaksikkumerate või kaksikkumerate (võrdse pinnaraadiusega) läätsede puhul asub optilisel teljel läätse sees (selle keskel);
F- läätse põhifookus on punkt, kuhu kogutakse optilise põhiteljega paralleelselt leviv valguskiir;
OF- fookuskaugus;
N"N"- objektiivi sekundaarne telg;
F"- külgfookus;
Fokaaltasand – põhifookuse läbiv tasapind, mis on risti optilise põhiteljega.
Kiirte tee objektiivis.
Läätse optilist keskpunkti (O) läbiv kiir ei murdu.
Optilise põhiteljega paralleelne kiir läbib pärast murdumist põhifookuse (F).
Põhifookust (F) läbiv kiir pärast murdumist läheb paralleelselt optilise põhiteljega.
Sekundaarse optilise teljega paralleelselt kulgev kiir (N"N") läbib sekundaarset fookust (F").
Objektiivi valem.
Objektiivi valemi kasutamisel peaksite õigesti kasutama märkide reeglit: +F- koonduv lääts; -F- lahknev lääts; +d- õppeaine on kehtiv; -d- kujuteldav objekt; +f- objekti kujutis on reaalne; -f- objekti kujutis on kujuteldav.
Objektiivi fookuskauguse pöördväärtust nimetatakse optiline võimsus.
Põiksuurendus- pildi lineaarse suuruse suhe lineaarne suurus teema.
Kaasaegsed optilised seadmed kasutavad pildikvaliteedi parandamiseks objektiivisüsteeme. Kokkupandud läätsede süsteemi optiline võimsus on võrdne nende optiliste võimsuste summaga.
1 - sarvkest; 2 - iiris; 3 - Tunica albuginea(sclera); 4 - soonkesta; 5 - pigmendikiht; 6 - kollane laik; 7 - silmanärv; 8 - võrkkesta; 9 - lihased; 10 - läätse sidemed; 11 - objektiiv; 12 - õpilane.
Objektiiv on läätsetaoline korpus ja kohandab meie nägemist erinevatele kaugustele. IN optiline süsteem nimetatakse silmad, mis fokuseerivad kujutist võrkkestale majutus. Inimestel toimub majutus tänu läätse kumeruse suurenemisele, mis viiakse läbi lihaste abil. See muudab silma optilist võimsust.
Pilt silma võrkkestale langevast objektist on tõeline, redutseeritud, ümberpööratud.
Kaugus parim nägemus peaks olema umbes 25 cm ja nägemise piir (kaugpunkt) on lõpmatus.
Müoopia (lühinägelikkus)- visuaalne defekt, mille korral silm näeb uduselt ja pilt on fokuseeritud võrkkesta ette.
Kaugnägelikkus (hüperoopia)- nägemise defekt, mille puhul pilt on fokuseeritud võrkkesta taha.