Linzalar quyosh nurini sindira oladigan shaffof jismdir. Ular asosan shishadan yasalgan. "Yorug'likni sindirish" so'zlari tushayotgan yorug'lik nurlarining tarqalish yo'nalishini o'zgartirish qobiliyatini anglatadi. Keling, tasvirlar nozik ob'ektivda qanday yaratilganini ko'rib chiqaylik.
Tarixiy ma'lumot
Qadimgi yunonlar va rimliklarga ma'lum bo'lgan birinchi linzalar suv bilan to'ldirilgan sharsimon shisha idishlar edi. Zamonaviy optik ko'zoynaklarning bu prototiplari olov yoqish uchun ishlatilgan.
XIII asrning oxirida Yevropada birinchi shisha linzalar ishlab chiqarilgan. O'shandan beri ularni ishlab chiqarish jarayoni deyarli o'zgarmadi. Yagona yangilik 17-asrda Isaak Nyuton tomonidan optik jismlar sirtini jilolash uchun smoladan foydalanish edi.
Optik koʻzoynaklarni yigʻish va tarqatish
Yupqa ob'ektivda tasvirlarning tuzilishini tushunishni osonlashtirish uchun ko'rib chiqingsavol, optik ko'zoynaklar nima. Umuman olganda, faqat ikkita turdagi linzalar mavjud bo'lib, ular shakli va yorug'lik oqimini sindirish qobiliyati bilan farqlanadi. Quyidagi turlar ajratiladi:
- Birlashtiruvchi linzalar. Ushbu turdagi o'zining markaziy qismining qalinligi qirralarning qalinligidan kattaroqdir. Olingan linzadagi tasvir unga tushayotgan yorug'likning boshqa tomonida hosil bo'ladi. Bu tur yorug'likni bitta nuqtaga to'plash qobiliyatiga ega (ijobiy fokus).
- Diverging linzalari. Ularning markaziy qismi qirralardan yupqaroq. Ushbu optik ko'zoynaklar o'zlarining shakli tufayli ularga tushadigan yorug'likni sochadi, bu esa ob'ektivning bir tomonida ob'ektning nurlari tushishiga olib keladigan tasvirning paydo bo'lishiga olib keladi. Yaratilgan rasm haqiqiy elementdan ancha kichikroq. Agar bu optik oyna tomonidan sochilgan nurlar ularning kelib chiqishini aniqlaydigan tarzda davom ettirilsa, ular uning oldida bir nuqtadan paydo bo'lgandek ko'rinadi. Bu nuqta fokus deb ataladi, u manfiy yoki ajraladigan linza uchun xayoliydir.
Turli shakldagi optik oynalar
Mavjud ikki turdagi linzalarni bir necha usulda yasash mumkin. Quyidagi 6 ta shakl ajralib turadi:
- Bikkonveks.
- Plano-qavariq.
- Qavariq menisk bilan (qavariq-qavariq).
- Biconcave.
- Plano-botiq.
- Botiq menisk bilan (qavariq-qavariq).
Qavariq shisha elementlar
Obyektiv va binoning fizikasini tushunish uchunnozik tasvir linzalari, bu optik ob'ektning asosiy elementlarini bilish kerak. Keling, ularni sanab o'tamiz:
- Optik markaz (O) yorug'likning sinmasdan o'tadigan nuqtasidir.
- Asosiy oʻq optik markaz va asosiy fokus nuqtasidan oʻtuvchi toʻgʻri chiziqdir.
- Asosiy yoki asosiy fokus (F) yorugʻlik nurlari yoki ularning kengaytmalari optik oynaga asosiy oʻqiga parallel tushsa, oʻtadigan nuqtadir.
- Yordamchi oʻq – optik markazdan oʻtuvchi har qanday toʻgʻri chiziq.
- Egrilik radiusi bu linzalarni tashkil etuvchi sharlarning ikkita radiusi, R1 va R2.
- Egrilik markazlari - ikkita shar markazi, C1 va C2, ular optik shisha sirtini tashkil qiladi.
- Fokal masofa (f) - fokus nuqtasi va optik markaz orasidagi masofa. Qiymatning (f) yana bir ta'rifi mavjud: bu optik linzaning markazidan tasvirgacha bo'lgan masofa bo'lib, u ob'ektni cheksiz uzoqda joylashganligini beradi.
Optik xususiyatlar
Bu oddiy qavariq shisha bo'ladimi yoki alohida linzalar yig'indisi bo'lgan murakkab optik tizimlar bo'ladimi, ularning optik xususiyatlari ikkita parametrga bog'liq: fokus uzunligi va fokus uzunligi va linza diametri o'rtasidagi bog'liqlik.
Fokal masofa ikki usulda o'lchanadi:
- Oddiy masofa birliklarida, masalan, 10cm, 1m va hokazo.
- Dioptrilarda bu fokus uzunligiga teskari proportsional boʻlgan qiymat, metrlarda oʻlchanadi.
Masalan, quvvati 1 dioptr boʻlgan optik oynaning fokus masofasi 1 m, quvvati 2 dioptri boʻlgan linzaning fokus masofasi esa atigi 0,5 m.
Linzaning diametri va uning fokus uzunligiga bogʻliqligi optik oynaning yorugʻlik toʻplash qobiliyatini yoki uning yorugʻlik chiqishini aniqlaydi.
Linzadan oʻtuvchi nurlarning xossalari
8-sinf maktablarida ingichka linzalarda tasvirlar qurish fizikaning muhim mavzularidan biridir. Ushbu tasvirlarni qanday yaratishni o'rganish uchun nafaqat asosiy tushunchalar va elementlarni, balki optik faol ob'ektdan o'tadigan ba'zi nurlarning xususiyatlarini ham bilish kerak:
- Asosiy oʻqga parallel oʻtuvchi har qanday nur shunday sinadiki, u yo fokusdan oʻtadi (birlashtiruvchi linzalarda) yoki uning xayoliy davomi fokusdan oʻtadi (bir-biriga yaqin boʻlsa). farqli).
- Fuqarodan oʻtuvchi nur asosiy oʻqga parallel ravishda harakatini davom ettirishi uchun sinadi. E'tibor bering, ajraladigan linzalarda, agar unga tushayotgan nurning davomi optik ob'ektning narigi tomonida joylashgan fokus orqali o'tsa, bu qoida amal qiladi.
- Linza markazidan oʻtadigan har qanday yorugʻlik nuri sinishi va yoʻnalishini oʻzgartirmaydi.
Yupqa linzalarda tasvirlarni yaratish xususiyatlari
Optikani toʻplash va tarqatish boʻlsa-dako'zoynaklar o'xshash xususiyatlarga ega, ularning har biridagi tasvirlarning tuzilishi o'ziga xos xususiyatlarga ega.
Tasvirlarni yaratishda nozik linza formulasi:
1/f=1/do+1/di, bu yerda do va di - optik markazdan ob'ekt va uning tasvirigacha bo'lgan masofa.
Esda tutingki, fokus masofasi (f) birlashtiruvchi linzalar uchun ijobiy, uzoqlashuvchi linzalar uchun esa salbiy.
Toʻplovchi optik oynadan oʻtuvchi nurlarning yuqoridagi xossalarini qoʻllash quyidagi natijalarga olib keladi:
- Agar ob'ekt 2f dan ortiq masofada joylashgan bo'lsa, u holda ob'ektdan kichikroq o'lchamga ega bo'lgan haqiqiy tasvir olinadi. Biz uni teskari ko'ramiz.
- Obyektivdan 2f masofada joylashgan ob'ekt ob'ektning o'zi bilan bir xil o'lchamdagi haqiqiy teskari tasvirga olib keladi.
- Agar ob'ekt f dan ortiq, lekin 2f dan kichik masofada bo'lsa, uning haqiqiy teskari va kattalashtirilgan tasviri olinadi.
- Agar ob'ekt fokus nuqtasida bo'lsa, optik oynadan o'tuvchi nurlar parallel bo'ladi, ya'ni tasvir yo'q.
- Agar ob'ekt bir fokus uzunligidan yaqinroq bo'lsa, uning tasviri xayoliy, to'g'ridan-to'g'ri va ob'ektning o'zidan kattaroq bo'lib chiqadi.
Yaqinlashuvchi va ajraladigan linzalardan oʻtuvchi nurlarning xossalari oʻxshash boʻlganligi sababli, bu turdagi yupqa linzalar tomonidan berilgan tasvirlarni qurish xuddi shunday qoidalarga muvofiq amalga oshiriladi.
Chizmalarturli holatlar uchun tasvirlash
Chizmalarda birlashtiruvchi linza uchlarida tashqariga qaragan strelkalar joylashgan chiziq bilan ko'rsatilgan va ajraladigan linzalar uchlari ichkariga yo'n altirilgan o'qlari bo'lgan chiziq bilan ko'rsatilgan, ya'ni bir-biriga.
Avvalgi xatboshida muhokama qilingan nozik linzalarda tasvirlarni yaratish uchun chizmalarning turli xil variantlari quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Rasmdan koʻrinib turibdiki, barcha tasvirlar (har qanday turdagi optik oynalar va obʼyektning ularga nisbatan joylashuvi uchun) ikkita nur ustiga qurilgan. Ulardan biri asosiy o'qga parallel ravishda yo'n altirilgan, ikkinchisi esa optik markazdan o'tadi. Ushbu nurlardan foydalanish qulay, chunki linzalardan o'tgandan keyin ularning xatti-harakatlari ma'lum. Shuni ham yodda tutingki, ob'ektning pastki cheti (bu holda qizil o'q) asosiy optik o'qda joylashgan, shuning uchun faqat ob'ektning yuqori nuqtasi tasvirini qurish kifoya. Agar ob'ekt (qizil o'q) optik oynaga nisbatan o'zboshimchalik bilan joylashgan bo'lsa, unda uning yuqori va pastki qismlarining tasvirini mustaqil ravishda qurish kerak.
Har qanday tasvirni yaratish uchun ikkita nur yetarli. Agar natijada noaniqlik mavjud bo'lsa, u holda uchinchi nur yordamida tekshirilishi mumkin. U fokus orqali yo'n altirilishi kerak (birlashtiruvchi linzalar oldida va ajraladigan linzalarning orqasida), so'ngra optik oynadan o'tib, undagi sinishidan so'ng, nur asosiy optik o'qga parallel bo'ladi. Yupqa linzada tasvirni qurish muammosi hal etilsato'g'ri, keyin u ikkita asosiy nur kesishgan nuqtadan o'tadi.
Optik ob'ektlarni ishlab chiqarish jarayoni
Koʻpchilik linzalar optik linzalar deb ataladigan maxsus oyna turlaridan tayyorlanadi. Bunday oynada ichki stresslar, havo pufakchalari va boshqa nuqsonlar yo'q.
Linzalarni tayyorlash jarayoni bir necha bosqichda amalga oshiriladi. Birinchidan, kerakli shakldagi konkav yoki konveks ob'ekti tegishli metall asboblar yordamida optik shisha blokidan kesiladi. Keyin smola yordamida sayqallanadi. Yakuniy bosqichda optik oynaning oʻlchami abraziv asboblar yordamida oʻzgartiriladi, shunda tortishish markazi optik markazga toʻgʻri keladi.
Har xil turdagi plastmassalarni olish va qayta ishlash texnologiyalarining rivojlanishi tufayli linzalar shaffof plastik turlaridan tobora ko'proq ishlab chiqarilmoqda, ular shisha analoglariga qaraganda arzonroq, engilroq va kamroq mo'rt bo'ladi.
Ilova joylari
Optik ko'zoynaklar turli ko'rish muammolarini hal qilish uchun ishlatiladi. Buning uchun ham plastik kontaktli linzalar, ham shisha (ko'zoynakli) linzalar ishlatiladi.
Bundan tashqari, optik ko'zoynaklar fotokameralar, mikroskoplar, teleskoplar va boshqa optik asboblarda qo'llaniladi. Ular butun linzalar tizimidan foydalanadilar. Masalan, ikkita optik oynadan tashkil topgan eng oddiy mikroskopda birinchisi ob'ektning haqiqiy tasvirini hosil qiladi vaikkinchisi uning tasvirini kattalashtirish uchun ishlatiladi. Shuning uchun, ikkinchi stakan nozik ob'ektivda tasvirlarni yaratish qoidalariga muvofiq birinchisidan mos masofada joylashgan.
