KONVERGUJÍCÍ ČOČKA: VLASTNOSTI, TYPY A ŘEŠENÉ CVIČENÍ - FYZICKÝ - 2025

Tyto konvergující čočky jsou tenčí na okrajích, které jsou tlustší ve střední části. V důsledku toho soustředí (sbíhají) paprsky světla, které na ně dopadají rovnoběžně s hlavní osou v jednom bodě. Tento bod se nazývá fokus nebo fokus obrazu a je reprezentován písmenem F. Konvergující nebo pozitivní čočky tvoří tzv. Skutečné obrazy objektů.

Typickým příkladem konvergující čočky je zvětšovací sklo. Je však běžné najít tento typ čoček v mnohem složitějších zařízeních, jako jsou mikroskopy nebo dalekohledy. Ve skutečnosti je základní složený mikroskop tvořen dvěma konvergujícími čočkami, které mají malou ohniskovou vzdálenost. Tyto čočky se nazývají objektivní a oční.

Zvětšovací sklo, konvergující čočka.

Konvergující čočky se používají v optice pro různé aplikace, ačkoli možná nejznámější je oprava vad zraku. Jsou tedy indikovány k léčbě hyperopie, presbyopie a také některých typů astigmatismu, jako je hyperopický astigmatismus.

vlastnosti

Konverzní čočka. Chetvorno

Konverzní čočky mají řadu vlastností, které je definují. V každém případě je možná nejdůležitější ten, který jsme již ve své definici pokročili. Konvergentní čočky se tedy vyznačují tím, že odkloní přes paprsek jakýkoli paprsek, který na ně dopadne ve směru rovnoběžném s hlavní osou.

Dále, recipročně, jakýkoli dopadající paprsek, který prochází zaostřením, je lomován rovnoběžně s optickou osou čočky.

Konvergující čočky

Pro jeho studium je důležité vědět, jaké prvky tvoří čočky obecně a zejména konvergující čočky.

Obecně se nazývá optické centrum čočky do bodu, kdy každý paprsek, který prochází skrz ni, nemá žádné vychýlení.

Hlavní osa je přímka, která spojuje optický střed a hlavní ohnisko, které jsme již komentovali, představuje písmeno F.

Hlavní ohnisko je bod, ve kterém jsou všechny paprsky, které dopadají na čočku, rovnoběžné s hlavní osou.

Ohnisková vzdálenost je vzdálenost mezi optickým středem a zaostřením.

Středy křivosti jsou definovány jako středy koulí, které tvoří čočku; Poloměry zakřivení jsou poloměry koulí, které dávají vzniknout čočce.

A konečně, centrální rovina čočky se nazývá optická rovina.

Tvorba obrazu v konvergujících čočkách

Aby bylo možné vytvořit obraz v konvergujících čočkách, je třeba vzít v úvahu řadu základních pravidel, která jsou vysvětlena níže.

Pokud paprsek zasáhne čočku rovnoběžně s osou, vznikající paprsek konverguje při zaostření obrazu. Naopak, pokud dopadající paprsek prochází zaostřením objektu, paprsek se objeví ve směru rovnoběžném s osou. Nakonec paprsky, které procházejí optickým středem, jsou lomeny, aniž by došlo k jakémukoli průhybu.

V důsledku toho se v konvergující čočce mohou vyskytnout následující situace:

- že objekt je umístěn vzhledem k optické rovině ve vzdálenosti větší než dvojnásobek ohniskové vzdálenosti. V takovém případě je vytvořený obraz skutečný, převrácený a menší než objekt.

- Objekt je umístěn ve vzdálenosti od optické roviny rovnající se dvojnásobku ohniskové vzdálenosti. Když k tomu dojde, je získaným obrazem skutečný obraz, obrácený a ve stejné velikosti jako objekt.

- Objekt je ve vzdálenosti od optické roviny mezi jednou a dvakrát ohniskovou vzdáleností. Poté se vytvoří obrázek, který je skutečný, převrácený a větší než původní objekt.

- Objekt je umístěn ve vzdálenosti od optické roviny, která je menší než ohnisková vzdálenost. V takovém případě bude obraz virtuální, přímý a větší než objekt.

Druhy konvergujících čoček

Existují tři různé typy konvergujících čoček: bikonvexní čočky, rovinné konvexní čočky a konkávně konvexní čočky.

Bikonvexní čočky, jak název napovídá, se skládají ze dvou konvexních povrchů. Rovně-konvexní, mezitím, mají plochý a konvexní povrch. Nakonec jsou konkávní konvexní čočky vyrobeny z mírně konkávního a konvexního povrchu.

Rozdíl s rozdílnými čočkami

Konverzní čočka. Fir0002 (diskuse) (nahrání)

Naproti tomu divergentní čočky se liší od konvergentních čoček tím, že tloušťka klesá od okrajů směrem ke středu. Na rozdíl od toho, co se stalo s konvergentními čočkami, jsou tedy u tohoto typu čoček oddělené paprsky světla, které naráží rovnoběžně s hlavní osou. Tímto způsobem vytvářejí tzv. Virtuální obrazy objektů.

V optice se divergentní nebo negativní čočky, jak jsou také známy, používají především k nápravě krátkozrakosti.

Gaussovy rovnice tenkých čoček a zvětšení čočky

Obecně je typ čoček, které jsou studovány, nazývány tenké čočky. Jsou definovány jako ty, které mají malou tloušťku ve srovnání s poloměry zakřivení povrchů, které je omezují.

Tento typ čočky lze studovat pomocí Gaussovy rovnice a rovnice, která umožňuje určit zvětšení čočky.

Gaussova rovnice

Gaussova rovnice pro tenké čočky se používá k řešení mnoha základních optických problémů. Proto je jeho velký význam. Jeho výraz je následující:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Kde 1 / f je tzv. Síla čočky a f je ohnisková vzdálenost nebo vzdálenost od optického středu k ohnisku F. Měrnou jednotkou síly objektivu je dioptrie (D), kde 1 D = 1 m ^-1. Pro jejich část, p a q jsou příslušně vzdálenost, ve které je objekt umístěn, a vzdálenost, ve které je pozorován jeho obraz.

Zvětšení objektivu

Boční zvětšení tenké čočky se získá s následujícím výrazem:

M = - q / p

Kde M je zvětšení. Z hodnoty zvýšení lze odvodit řadu důsledků:

Pokud -M-> 1, velikost obrázku je větší než objekt

Pokud -M- <1, velikost obrazu je menší než velikost objektu

Je-li M> 0, je obraz správný a na stejné straně objektivu jako objekt (virtuální obrázek)

Pokud je M <0, je obraz obrácený a na opačné straně objektu (skutečný obrázek)

Cvičení vyřešeno

Tělo je umístěno jeden metr od konvergující čočky, která má ohniskovou vzdálenost 0,5 metru. Jak bude vypadat obrázek těla? Jak daleko to bude?

Máme následující data: p = 1 m; f = 0,5 m.

Zapojíme tyto hodnoty do gaussovské rovnice pro tenké čočky:

1 / f = 1 / p + 1 / q

A zůstávají následující:

1 / 0,5 = 1 + 1 / q; 2 = 1 + 1 / q

Izolujeme 1 / q

1 / q = 1

Chcete-li vymazat q a získat:

q = 1

Proto v rovnici nahrazujeme zvětšení čočky:

M = - q / p = -1 / 1 = -1

Proto je obraz skutečný od q> 0, obrácený, protože M <0 a stejné velikosti, protože absolutní hodnota M je 1. Nakonec je obraz vzdálený jeden metr od zaostření.

Reference

1. Světlo (nd). Na Wikipedii. Citováno z 18. března 2019, z es.wikipedia.org.
2. Lekner, John (1987). Teorie odrazu, elektromagnetických a částicových vln. Springer.
3. Světlo (nd). Na Wikipedii. Citováno z 20. března 2019, z en.wikipedia.org.
4. Objektiv (nd). Na Wikipedii. Citováno z 17. března 2019, z es.wikipedia.org.
5. Objektiv (optika). Na Wikipedii. Citováno z 19. března 2019, z en.wikipedia.org.
6. Hecht, Eugene (2002). Optika (4. vydání). Addison Wesley.
7. Tipler, Paul Allen (1994). Fyzický. 3. vydání. Barcelona: Obrátil jsem se.