Lens

Een lens is een optisch element dat de eigenschap om zich te concentreren of om de lichtstralen uiteenlopen heeft. Dankzij deze eigenschap kan beelden, echte of "virtuele" voorwerpen vormen.

Het wordt gewoonlijk gemaakt van glas of kunststof. Er zijn ook soortgelijke inrichtingen, die werken volgens andere banden van het elektromagnetisch spectrum of andere vormen van straling echter zogenaamde lenzen.

Geschiedenis

Archeologisch bewijs van het gebruik van die te wijten is lenzen optiek, namelijk die niet zijn ingedeeld als decoratieve elementen, dateert uit de zevende eeuw voor Christus De plano-convexe lens van Nimrud is de eerste archeologische bewijs van de productie van lenzen. Het werd ontdekt in Nimrud door Austen Henry Layard in de troonzaal van het paleis van Sargon II. Het feit dat de Assyrische koning het koninkrijk heeft toegeëigend in Salmanasser V in 721 vC Het maakt een vrij nauwkeurige datering van het object. De lens is nu te bezichtigen in het British Museum. Er is een voortdurende academische geschil over het gebruik ervan: eenvoudige vergrootglas, als veronderstelde Layard, monocle voor visie correctie of de lens van een telescoop. In 1983 in het hol van de berg Ida op Kreta werd ontdekt twee lens vergroting van goede kwaliteit verkregen door het snijden in de vorm vliegtuig convexe bergkristallen. Hun goede constructie maakt als vergrootglazen: één met een diameter van 8 mm heeft een nuttige vergroting 7X. Hun dating al heel onzeker is gelegen rond de zesde eeuw voor Christus

Het Archeologisch Museum van Rhodos wordt geconfronteerd met een overblijfsel uit Ialysso en gedateerd tussen de zevende en zesde eeuw voor Christus dat bestaat uit een reeks van drie lenzen uit bergkristal en omlijsting van brons met een kleine uitstulping waarop de aansluiting mogelijk maakt. De lenzen van verschillende refractieve vermogen zijn plano-convex en heeft een diameter van ongeveer 1,5 cm. De kaders van bronzen rapport symbolen herkenbaar vergroting van de lens. Ze worden gebruikt voor werken van goud en graveren van afdichtingen.

De eerste schriftelijke informatie over het gebruik van lenzen dateren uit het oude Griekenland, door de komedie The Clouds van Aristophanes, waarin melding wordt gemaakt van de lens als een instrument om de zonnestralen richten en licht het vuur.
Plinius de Oudere gemeld dat de lenzen om het vuur bekend waren ten tijde van het Romeinse Rijk en noemt het eerste gebruik als een instrument van optische correctie: tijdens de spelen, Nero keek gladiatoren door middel van een smaragd van concave gedeelte, vermoedelijk om een ​​correctie bijziendheid.

Seneca beschrijft het effect van een vergrootglas bolvormige container vol water. De Arabische wiskundige Alhazen, rond 1000 schreef de eerste grote verhandeling over optica, waarin wordt beschreven hoe het menselijk oog van de lens vormt een beeld op het netvlies.

Het gezamenlijk gebruik van de lenzen hebben geen geval tot de uitvinding van een bril, waarschijnlijk vond plaats in Italië rond 1280.

Lenstypes

De meest voorkomende soort wordt vertegenwoordigd door de sferische lens, gekenmerkt doordat de twee tegenoverliggende vlakken idealiter gevormd door gedeelten van sferische oppervlakken met kromtestralen R1 en R2.

Het teken van R1 bepaalt de vorm van het oppervlak: R1 is positief als het oppervlak convex, negatief als de concaaf is, R1 oneindig als het oppervlak vlak is.

Hetzelfde geldt voor de tegenoverliggende oppervlak langs het optische pad, maar de symptomen omgekeerd.
De lijn door de middelpunten van het ideale bollen en algemeen loopt ook door het geometrische midden van de lens die as.

De lenzen worden ingedeeld volgens de kromming van de twee oppervlakken:

  • convex-convex of eenvoudig als beide convex,
  • biconcave of concaaf als beide concaaf
  • plano-convex of één is en de andere convex,
  • plano-concave of één is en de ander concaaf,
  • concaaf-convex of concaaf en convex.

In het laatste geval, wanneer de vlakken dezelfde radius bepaalt de meniscus lens, hoewel de term wordt ook gebruikt om een ​​generieke concave-convexe lens geven.

Als de lens biconvex of plano-convex een stralenbundel evenwijdig aan een as door de lens is "gericht" op een punt op de as op een bepaalde afstand boven de lens, bekend als de brandpuntsafstand. Dit type lens wordt positief genoemd.

Als de lens biconcave of plano-concave, is een gecollimeerde bundel uit elkaar getrokken en de lens wordt zo genoemd negatief.

De bundel verlaat de lens lijkt te komen van een punt van de as voor de lens. Ook deze afstand wordt de brandpuntsafstand, maar de waarde negatief.

In de concave-convexe lens wordt de convergentie of divergentie bepaald door het verschil in kromming van de twee oppervlakken. Als de radii gelijk is aan de lichtbundel idealiter niet divergeert niet convergeert.

De waarde van de brandpuntsafstand kan worden berekend met de vergelijking:

waarbij:

  • n de brekingsindex van het materiaal waarmee de lens is gevormd,
  • n is de brekingsindex van de omgeving waarin de lens wordt ondergedompeld,
  • d is de afstand tussen de twee oppervlakken of de dikte van de lens.

Als d is klein in vergelijking met R1 en R2, heeft men de toestand van dunne lens en f met een goede benadering gegeven door:

De waarde van f is positief voor convergerende lenzen, negatief voor uiteenlopende en "oneindig" voor meniscus lenzen.

Het omgekeerde van de brandpuntsafstand wordt gezegd refractieve vermogen wordt uitgedrukt in diopters maat meter.

De lenzen zijn omkeerbaar, dat wil zeggen de brandpuntsafstanden zijn dezelfde, of het licht door een wijze zowel te doorkruisen in de andere.

Imaging

Zoals een positieve lens convergerend of richt een gecollimeerde bundel evenwijdig aan de as in een brandpunt, op een afstand f van de lens. Dienovereenkomstig zal een lichtbron geplaatst in het brandpunt door de lens van een gecollimeerde lichtbundel.

Deze twee gevallen zijn bijvoorbeeld afbeeldingen gevormd door de lens. In het eerste geval van een object in het oneindige in een beeld is gericht op een vlakke plek op de brandpuntsafstand, de zogenaamde focal plane. In het tweede geval van een beeld van een object geplaatst in het brandpunt vormt op oneindig.

Aangezien de afstanden S1 en S2 tussen de lens en het object tussen de lens en het beeld, voor een lens verwaarlozen dikte, geldt het volgende:

waaruit voortvloeit dat gevormd wordt het beeld van het object als een object op een afstand S1 op de hartlijn van de positieve lens brandpuntsafstand f, op een scherm dat op een afstand S2.

Deze zaak, die geldt voor S1 & gt; f is de basis van de foto. Het aldus gevormde beeld wordt een reëel beeld genoemd.

Merk op dat als S1 & lt; f, dan S2 negatief, en het beeld wordt ogenschijnlijk gevormd op dezelfde zijde van het object ten opzichte van de lens. Dit type beeld, de virtuele beeld, kan niet worden geprojecteerd op een scherm, maar een waarnemer zal door de lens beeld ziet in die positie.

Een vergrootglas genereert dit type afbeelding en de vergrotingsfactor M wordt gegeven door:

Als | M | & gt; 1 het beeld groter is dan het object. Merk op dat het minteken, zoals altijd het eigenlijke beelden, wat aangeeft dat het beeld is omgekeerd ten opzichte van het object. Voor virtuele beelden M is positief en het beeld rechtop staat.
In het bijzondere geval wanneer S1 = ∞, krijgen we S2 = f en M = -f / ∞ = 0

Dit komt overeen met een gecollimeerde bundel gefocusseerd op een punt op de brandpuntsafstand. De grootte van het punt werkelijk niets zelfs perfect lenzen en aberratie-vrij, de diffractie legt een minimale diameter van de punt, waarbij de resolutie van het beeld volgens de Rayleigh criterium beperkt.

De bovenstaande formule kan ook worden toegepast op uiteenlopende wijzen lenzen de brandpuntsafstand met een negatief teken, maar deze lenzen mogen slechts virtuele beelden geven.

Het optische centrum van de lens is, per definitie, het punt op de hoofdas waarin een lichtbundel kruist aangezien het geen vervorming ondergaat.

Fabricage

De eerste stap in het ontwerp van elke lens materiaalkeuze, welk glas, een mineraal glas zoals kwarts of turkoois, of tegenwoordig kunststofmateriaal kan zijn. De keuze is afhankelijk van het beoogde gebruik van het elektromagnetische spectrum Verdrag, de mechanische sterkte en vervormbaarheid van de reductie van aberraties met name de uiteindelijke kosten. De kosten van een lens sterk zout met de toename van optische kwaliteit, vanwege de zuiverheid van het materiaal en de speciale bewerking van het oppervlak.

Goedkope plastic lenzen kunnen eenvoudig worden afgedrukt, terwijl lenzen bestemd voor optische instrumenten kwaliteit produceren voor daaropvolgende stappen van slijpen en polijsten tot aan de vereiste kromming. Het polijsten wordt uitgevoerd met schuurmiddel in een waterbad of conditioner. Om tot zeer hoge mate van polijsten wordt ook gebruikt diamantpoeder en ceriumoxide.

Aan het einde van de lens kan worden bekleed met een metallisch materiaal of niet het verkrijgen van een aantal speciale functies, zoals de anti-reflectieve coating, de krasbestendige de mist, UV-filter, het onderste reflecterende spiegels etc.

De in antireflectiebekledingen materialen hebben een brekingsindex intermediair tussen het glas en de lucht teneinde de overgang van de ene naar de andere index verzachten.

Aberraties

De beeldvorming door het objectief niet perfect, maar er is altijd een zekere mate van vervorming, juister wel optische aberraties. Bijzondere ontwerpen en de toepassing van speciale materialen toestaan ​​om deze schadelijke effecten te minimaliseren. Afwijkingen worden ingedeeld in:

  • Sferische aberratie
  • Coma
  • Astigmatisme van scheve bundels
  • Chromatische aberratie
  • Diffractie

Systemen van meerdere lenzen

Om de effecten van aberraties te verminderen en betere functies, kunnen verschillende afzonderlijke lenzen worden gecombineerd om een ​​complexe optische systeem. Het eenvoudigste geval is wanneer lenzen in contact worden geplaatst: gegeven twee dunne lenzen met een brandpuntsafstand F1 en F2, wordt de gecombineerde brandpuntsafstand gegeven door:

Waargenomen kan worden dat de dioptrische kracht van dunne lenzen in contact is additief.

Leningen

Een van de belangrijkste toepassingen van de lens is de optische correctie door middel van brillen en contactlenzen, oogafwijkingen zoals bijziendheid, verziendheid, astigmatisme en presbyopie.

Een andere toepassing is in optische instrumenten zoals telescopen, verrekijkers, microscopen, enz theodoliet. Het is een fundamenteel object in de foto.

Een enkele lens gemonteerd op een handvat of andere steun wordt gebruikt om het beeld te vergroten van de objecten en scripts.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen reacties

Voeg een Commentaar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha