KONVERGERENDE LINSE: EGENSKABER, TYPER OG LØST TRÆNING - FYSISK - 2025

De konvergerende linser er de tyndere i kanterne, der er tykkere i sin centrale del. Som en konsekvens koncentrerer de (konvergerer) lysstrålene, der falder på dem parallelt med hovedaksen på et enkelt punkt. Dette punkt kaldes fokus eller billedfokus og repræsenteres af bogstavet F. Konvergerende eller positive linser danner det, der kaldes virkelige billeder af objekter.

Et typisk eksempel på en konvergerende linse er et forstørrelsesglas. Det er dog almindeligt at finde denne type linse i meget mere komplekse enheder, såsom mikroskoper eller teleskoper. Faktisk er et grundlæggende sammensat mikroskop et sammensat af to konvergerende linser, der har en lille brændvidde. Disse linser kaldes objektiv og okulær.

Forstørrelsesglas, en konvergerende linse.

Konvergerende linser bruges i optik til forskellige applikationer, skønt det bedst kendte er at rette synsdefekter. Således er de indiceret til at behandle hyperopia, presbyopia og også nogle typer astigmatisme, såsom hyperopisk astigmatisme.

egenskaber

Konvergerende linse. Chetvorno

Konvergerende linser har en række egenskaber, der definerer dem. Under alle omstændigheder er den måske den vigtigste den, vi allerede har fremskredt i dens definition. Således er konvergente linser karakteriseret ved at afbøje gennem fokus enhver stråle, der falder på dem i en retning parallelt med hovedaksen.

Derudover brydes enhver hændelig stråle, der passerer fokus, gensidigt parallelt med linsens optiske akse.

Konvergerende linseelementer

Til sin undersøgelse er det vigtigt at vide, hvilke elementer der udgør linser generelt og konvergerende linser i særdeleshed.

Generelt kaldes det det optiske centrum af en linse til det punkt, hvor hver stråle, der passerer gennem den, ikke oplever nogen afbøjning.

Hovedaksen er den linje, der forbinder det optiske centrum, og hovedfokuset, som vi allerede har kommenteret, er repræsenteret med bogstavet F.

Hovedfokus er det punkt, hvor alle stråler, der rammer objektivet, er parallelle med hovedaksen.

Brændvidde er afstanden mellem det optiske centrum og fokus.

Krumningscentre er defineret som centrene i de kugler, der skaber linsen; Krumningsradierne er radierne for de kugler, der giver anledning til linsen.

Og til sidst kaldes objektivets centrale plan det optiske plan.

Billeddannelse i konvergerende linser

For at danne billederne i konvergerende linser skal der tages en række grundlæggende regler i betragtning, som er forklaret nedenfor.

Hvis strålen rammer objektivet parallelt med aksen, konvergerer den nye stråle på billedfokus. Omvendt, hvis en tilfældig stråle passerer gennem objektets fokus, kommer strålen frem i en retning parallelt med aksen. Endelig brydes strålerne, der passerer gennem det optiske centrum, uden at de oplever nogen form for afbøjning.

Som en konsekvens kan følgende situationer opstå i en konvergerende linse:

- At objektet er placeret i forhold til det optiske plan i en afstand, der er større end det dobbelte af brændvidden. I dette tilfælde er det billede, der produceres, reelt, inverteret og mindre end objektet.

- At objektet er placeret i en afstand fra det optiske plan svarende til det dobbelte af brændvidden. Når dette sker, er det opnåede billede et rigtigt billede, omvendt og samme størrelse som objektet.

- At objektet er i en afstand fra det optiske plan mellem en og to gange brændvidden. Derefter produceres et billede, der er reelt, inverteret og større end det originale objekt.

- At objektet er placeret i en afstand fra det optiske plan, der er mindre end brændvidden. I dette tilfælde vil billedet være virtuelt, direkte og større end objektet.

Typer af konvergerende linser

Der er tre forskellige typer konvergerende linser: biconvex-linser, plano-konvekse linser og konkave-konvekse linser.

Biconvex-linser består som navnet antyder af to konvekse overflader. Planokonveksen har i mellemtiden en flad og en konveks overflade. Og endelig består konkave konvekse linser af en let konkave og en konveks overflade.

Forskel med divergerende linser

Konvergerende linse. Fir0002 (tale) (Uploads)

Divergente linser adskiller sig derimod fra konvergente linser, idet tykkelsen aftager fra kanterne mod midten. I modsætning til hvad der skete med konvergente linser, skilles lysstrålene, der rammer parallelt med hovedaksen, i denne type linser. På denne måde danner de det, der kaldes virtuelle billeder af objekter.

Inden for optik bruges divergerende eller negative linser, som de også er kendt, primært til at korrigere nærsynethed.

Gaussiske ligninger af tynde linser og forstørrelse af en linse

Generelt er den type linser, der undersøges, hvad der kaldes tynde linser. Disse er defineret som dem, der har en lille tykkelse sammenlignet med krumningsradius for overfladerne, der begrænser dem.

Denne type linse kan studeres med den gaussiske ligning og med den ligning, der gør det muligt at bestemme forstørrelsen af ​​en linse.

Gauss-ligning

Den gaussiske ligning for tynde linser bruges til at løse en lang række grundlæggende optiske problemer. Derfor er dens store betydning. Dets udtryk er følgende:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Hvor 1 / f er det, der kaldes en linses magt, og f er brændvidden eller afstanden fra det optiske centrum til fokus F. Enheden for måling af en linses kraft er diopteren (D), hvor 1 D = 1 m ^-1. For deres del er p og q henholdsvis afstanden, hvorpå et objekt befinder sig, og afstanden, hvorpå dets billede ses.

Forstørrelse af en linse

Den laterale forstørrelse af en tynd linse opnås med følgende udtryk:

M = - q / p

Hvor M er forstørrelsen. Fra værdien af ​​stigningen kan der antages en række konsekvenser:

Hvis -M-> 1, er billedstørrelsen større end objektet

Hvis -M- <1, er billedstørrelsen mindre end objektstørrelsen

Hvis M> 0, er billedet ret og på den samme side af linsen som objektet (virtuelt billede)

Hvis M <0, er billedet omvendt og på den modsatte side af objektet (reelt billede)

Træning løst

Et legeme er placeret en meter væk fra en konvergerende linse, der har en brændvidde på 0,5 meter. Hvordan ser kropsbillede ud? Hvor langt væk vil det være?

Vi har følgende data: p = 1 m; f = 0,5 m.

Vi tilslutter disse værdier til den Gaussiske ligning for tynde linser:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Og følgende er tilbage:

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

Vi isolerer 1 / q

1 / q = 1

For at rydde q og få:

q = 1

Derfor erstatter vi i ligningen forstørrelsen af ​​en linse:

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

Derfor er billedet reelt siden q> 0, omvendt fordi M <0 og af samme størrelse, da den absolutte værdi af M er 1. Endelig er billedet en meter væk fra fokus.

Referencer

1. Let (nd). På Wikipedia. Hentet den 18. marts 2019 fra es.wikipedia.org.
2. Lekner, John (1987). Reflektionsteori, elektromagnetiske bølger og partikelbølger. Springer.
3. Let (nd). På Wikipedia. Hentet den 20. marts 2019 fra en.wikipedia.org.
4. Objektiv (nd). På Wikipedia. Hentet den 17. marts 2019 fra es.wikipedia.org.
5. Linse (optik). På Wikipedia. Hentet den 19. marts 2019 fra en.wikipedia.org.
6. Hecht, Eugene (2002). Optik (4. udgave). Addison Wesley.
7. Tipler, Paul Allen (1994). Fysisk. 3. udgave. Barcelona: Jeg vendte om.