Membuat gambar dalam lensa tipis: gambar, rumus lensa tipis

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Lensa adalah benda transparan yang dapat membiaskan sinar matahari. Mereka terutama terbuat dari kaca. Kata-kata "membiaskan cahaya" mengacu pada kemampuan untuk mengubah arah rambat sinar datang. Mari kita pertimbangkan bagaimana gambar dibuat dalam lensa tipis.

Latar belakang sejarah

Lensa pertama yang dikenal orang Yunani dan Romawi kuno adalah bejana kaca bulat berisi air. Prototipe kacamata optik modern ini digunakan untuk menyalakan api.

Baru pada akhir abad ke-13 lensa kaca pertama dibuat di Eropa. Sejak itu, proses pembuatannya tidak banyak berubah. Satu-satunya inovasi adalah penggunaan tar oleh Isaac Newton pada abad ke-17 untuk memoles permukaan objek optik.

Mengumpulkan dan menyebarkan kacamata optik

Untuk memudahkan memahami konstruksi gambar dalam lensa tipis, pertimbangkanpertanyaannya adalah, apa itu kacamata optik. Secara umum, hanya ada dua jenis lensa, yang berbeda dalam bentuk dan kemampuannya untuk membiaskan fluks cahaya. Jenis berikut dibedakan:

lensa konvergen. Tipe ini memiliki ketebalan bagian tengahnya lebih besar dari ketebalan tepinya. Bayangan yang dihasilkan dalam lensa konvergen terbentuk di sisi lain dari cahaya yang jatuh di atasnya. Tipe ini memiliki kemampuan untuk mengumpulkan cahaya menjadi satu titik (fokus positif).
Lensa divergen. Bagian tengahnya lebih tipis dari tepinya. Karena bentuknya, kacamata optik ini menyebarkan insiden cahaya pada mereka, yang mengarah pada pembentukan gambar di sisi lensa yang sama dengan sinar dari objek jatuh di atasnya. Gambar yang dihasilkan jauh lebih kecil dari item yang sebenarnya. Jika sinar-sinar yang dihamburkan oleh kaca optik ini diteruskan sedemikian rupa untuk menentukan asal-usulnya, maka akan tampak muncul dari satu titik di depannya. Titik ini disebut fokus, yang negatif atau imajiner untuk lensa divergen.

Berbagai bentuk kacamata optik

Dua jenis lensa yang ada dapat dibuat dengan beberapa cara. 6 bentuk berikut dibedakan:

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

Elemen kaca cembung

Untuk memahami fisika lensa dan bangunanlensa pencitraan tipis, perlu diketahui elemen dasar dari objek optik ini. Mari kita daftar mereka:

Pusat optik (O) adalah titik yang dilalui cahaya tanpa dibiaskan.
Sumbu utama adalah garis lurus yang melalui titik pusat optik dan fokus utama.
Fokus utama atau utama (F) adalah titik yang dilalui berkas cahaya atau perpanjangannya jika jatuh pada kaca optik yang sejajar dengan sumbu utamanya.
Sumbu bantu - setiap garis lurus yang melewati pusat optik.
Jari-jari kelengkungan adalah dua jari-jari, R₁ dan R₂, dari bola yang membentuk lensa.
Pusat kelengkungan - dua pusat bola, C₁ dan C₂, yang membentuk permukaan kaca optik.
Panjang fokus (f) - jarak antara titik fokus dan pusat optik. Ada definisi lain dari nilai (f): ini adalah jarak dari pusat lensa optik ke bayangan, yang memberikan objek yang terletak sangat jauh.

Properti optik

Apakah itu kaca cembung sederhana atau sistem optik kompleks, yang merupakan kumpulan lensa individu, sifat optiknya bergantung pada dua parameter: panjang fokus dan hubungan antara panjang fokus dan diameter lensa.

Panjang fokus diukur dengan dua cara:

Dalam satuan jarak normal, seperti 10cm, 1m, dan seterusnya.
Dalam dioptri, ini adalah nilai yang berbanding terbalik dengan panjang fokus, diukur dalam meter.

Misalnya kaca optik dengan kekuatan 1 dioptri memiliki panjang fokus 1 m, sedangkan lensa dengan kekuatan 2 dioptri memiliki panjang fokus hanya 0,5 m.

Diameter lensa dan hubungannya dengan panjang fokus menentukan kemampuan kaca optik untuk mengumpulkan cahaya atau keluaran cahayanya.

Sifat sinar yang melewati lensa

Di sekolah kelas 8, membangun gambar dengan lensa tipis adalah salah satu topik penting dalam fisika. Untuk mempelajari cara membuat gambar-gambar ini, seseorang harus mengetahui tidak hanya konsep dasar dan elemen, tetapi juga sifat dari beberapa sinar yang melewati objek yang aktif secara optik:

Setiap sinar yang melewati sumbu utama dibiaskan sedemikian rupa sehingga melewati fokus (dalam kasus lensa konvergen), atau kelanjutan imajinernya melewati fokus (dalam kasus lensa cembung). divergen).
Berkas yang melalui fokus dibiaskan sehingga meneruskan gerakannya sejajar dengan sumbu utama. Perhatikan bahwa dalam kasus lensa divergen, aturan ini berlaku jika kelanjutan pancaran sinar melewatinya melalui fokus yang terletak di sisi lain objek optik.
Setiap sinar cahaya yang melewati pusat lensa tidak mengalami pembiasan dan tidak berubah arah.

Fitur membangun gambar dalam lensa tipis

Meskipun mengumpulkan dan menyebarkan optikkacamata memiliki sifat yang mirip, konstruksi gambar pada masing-masing kacamata memiliki karakteristik tersendiri.

Saat membuat gambar, rumus lensa tipis adalah:

1/f=1/h_o+1/d_i, dimana d_o dan d_i adalah jarak dari pusat optik ke objek dan bayangannya.

Perhatikan bahwa panjang fokus (f) positif untuk lensa konvergen dan negatif untuk lensa divergen.

Penerapan sifat-sifat di atas sinar yang melewati kaca optik pengumpul menghasilkan hasil berikut:

Jika benda terletak pada jarak lebih dari 2f, maka diperoleh bayangan nyata yang ukurannya lebih kecil dari benda tersebut. Kami melihatnya terbalik.
Sebuah benda yang ditempatkan pada jarak 2f dari lensa menghasilkan bayangan nyata terbalik dengan ukuran yang sama dengan benda itu sendiri.
Jika jarak benda lebih dari f, tetapi kurang dari 2f, maka diperoleh bayangan nyata terbalik dan diperbesar.
Jika benda berada di titik fokus, maka sinar yang melewati kaca optik menjadi sejajar, artinya tidak ada bayangan.
Jika suatu benda lebih dekat dari satu jarak fokus, maka bayangannya akan menjadi imajiner, lurus dan lebih besar dari benda itu sendiri.

Karena sifat sinar yang melewati lensa konvergen dan divergen serupa, konstruksi bayangan yang diberikan oleh lensa tipis jenis ini dilakukan menurut aturan yang sama.

Gambarpencitraan untuk berbagai kesempatan

Dalam gambar, lensa cembung ditunjukkan dengan garis yang ujungnya ada panah mengarah ke luar, dan lensa divergen ditunjukkan oleh garis dengan panah di ujungnya yang mengarah ke dalam, yaitu, satu sama lain.

Varian gambar yang berbeda untuk membuat gambar dalam lensa tipis, yang telah dibahas dalam paragraf sebelumnya, ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti dapat dilihat dari gambar, semua gambar (untuk semua jenis kaca optik dan lokasi objek relatif terhadapnya) dibangun di atas dua balok. Satu diarahkan sejajar dengan sumbu utama, dan yang lainnya melewati pusat optik. Penggunaan sinar ini nyaman karena perilakunya setelah melewati lensa diketahui. Perhatikan juga bahwa tepi bawah objek (panah merah dalam hal ini) terletak pada sumbu optik utama, sehingga cukup untuk membangun hanya gambar titik atas objek. Jika objek (panah merah) terletak secara sewenang-wenang relatif terhadap kaca optik, maka perlu untuk membuat gambar bagian atas dan bawahnya secara independen.

Dua balok cukup untuk membuat gambar apa pun. Jika ada ketidakpastian tentang hasilnya, maka dapat diperiksa menggunakan sinar ketiga. Harus diarahkan melalui fokus (di depan lensa konvergen dan di belakang lensa divergen), kemudian setelah melewati kaca optik dan pembiasan di dalamnya, sinar akan sejajar dengan sumbu optik utama. Jika masalah membangun gambar dalam lensa tipis diselesaikanbenar, maka akan melewati titik di mana dua balok utama berpotongan.

Proses pembuatan objek optik

Sebagian besar lensa terbuat dari jenis kaca khusus yang disebut lensa optik. Tidak ada tekanan internal, gelembung udara dan ketidaksempurnaan lainnya di kaca tersebut.

Proses pembuatan lensa berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, objek cekung atau cembung dengan bentuk yang diinginkan dipotong dari balok kaca optik menggunakan alat logam yang sesuai. Kemudian dipoles menggunakan tar. Pada tahap akhir, kaca optik diubah ukurannya menggunakan alat abrasif sehingga pusat gravitasi tepat sama dengan pusat optik.

Karena perkembangan teknologi untuk memperoleh dan memproses berbagai jenis plastik, lensa kini semakin banyak dibuat dari jenis plastik transparan, yang lebih murah, lebih ringan, dan tidak terlalu rapuh daripada jenis kaca.

Area aplikasi

Kacamata optik digunakan untuk mengatasi berbagai masalah penglihatan. Untuk ini, lensa kontak plastik dan kaca (dengan kacamata) digunakan.

Selain itu, kacamata optik digunakan dalam kamera fotografi, mikroskop, teleskop, dan instrumen optik lainnya. Mereka menggunakan seluruh sistem lensa. Misalnya, dalam kasus mikroskop paling sederhana, yang terdiri dari dua kacamata optik, yang pertama membentuk bayangan nyata dari objek, danyang kedua digunakan untuk memperbesar gambarnya. Oleh karena itu, kaca kedua terletak pada jarak yang tepat dari yang pertama, menurut aturan untuk membuat gambar dalam lensa tipis.