Lentile și lupe, știință și viață

Se crede că prima buclă are unealtă explorator - o bucată rundă de material transparent, îngroșată în mijloc și subțire la margini.

Mama fiului aude
bucur că:
- Lumina este stocată în întuneric,
Să-l salveze.
Aplecându-se jos,
sopteste fiul mamei sale:
- Lumina aruncata in apa,
Pentru a-l rupe.
Natalia Vanhanen

Fig. 1. Deoarece fasciculul de lumină refractată care a căzut în apă. Cu cât unghiul dintre fasciculul și verticală la suprafață, cu atât mai puternică este refractată (a).

Fig. 2. Model de refracție a luminii. Rolul jucat de calea fasciculului luminos de căruțe cu două roți; „Medium“, cu un indice de refracție diferit - de masă pânză și țesut în vrac.

Experiența cu o monedă (se concentreze). În partea de jos a unui castron de mică adâncime, puneți o monedă.

„Lentilă mare Trudeau“ - un dispozitiv pentru producerea de temperatură mare, sa concentrat lumina solară. Franța, la mijlocul secolului al XIX-lea.

Fig. 4. Cursul de raze în cristalinului la diferite poziții ale subiectului.

Experiența (aka să se concentreze), cu o lentilă cilindrică. Rolul cristalinului poartă un pahar cu apă.

Turnati, a scăzut într-un pahar de apă pare întrerupt.

Cercetătorii care studiază lumea are nevoie de instrumente științifice. În ceea ce oamenii de știință să învețe structura mai profundă a materiei, structura universului și natura organismelor vii, aceste dispozitive sunt din ce în ce mai complexe. Se crede că prima buclă are unealtă explorator - o bucată rundă de material transparent, îngroșată în mijloc și subțire la margini. Poate că primul cercetător al proprietăților optice ale sticlei a devenit savant arab Al Khazen (sau Ibn al-Haytham). În secolul X, el a scris: „Dacă te uiți prin segmentul de minge de sticlă, acesta va crește elementele.“

lupe (sau alte dispozitive optice) este capabil să mărească obiectele de mai multe ori. Și acest lucru se întâmplă pentru că materialul din care este fabricat (de exemplu, sticlă), viteza luminii este mai mică decât în ​​aer. fascicul de lumină care se încadrează la un unghi la granița dintre aer și sticla se sparge. Prăvăliș acestei pauza depinde de proprietățile sticlei - indicele de refracție. Amplitudinea indicelui de refracție este mai mare, cu atât mai diferit viteza luminii în aer și material - sticlă, apă, din plastic transparent (figura 1.).

În mod clar a se vedea modul în care lumina schimbă direcția, grinzi, trecând de la un mediu la altul, puteți utiliza experiență simplă.

Ia două roți dintr-o mașină de jucărie (sau să le taie din carton) și împinge pe axa - lungimea 8-10sm băț de lemn. Modul în care un astfel de coș rola, descrie cursul fasciculului de lumină, iar viteza - viteza luminii.

Închiderea mesei cu un șervețel sau față de masă. Obținem modelul celor două medii. Într-o (netedă a mesei de sus) „viteza luminii“ este mare; în alta, mai dens (tesut vrac), - scăzută (foto de mai sus).

Porniți vehiculul perpendicular pe frontiera „mediu“. Ea atinge granița în același timp, cele două roți și du-te încet, dar fără a schimba direcția. nu se produce „lumină refractată“. Dacă porniți vehiculul la un unghi la frontieră, în primul moment ea naedet la granița cu o singură roată, din care viteza este redusă. Dar a doua roată va continua să se rostogolească de pe placa de la aceeași viteză. Ca rezultat, căruciorul se va desfasura la un unghi și se rostogolesc pe șervețel de-a lungul unui traseu diferit. "Ray of Light" cu experiență "rupere". O trecere „mediu solid“ (șervețel), căruciorul se va desfășura în același unghi, dar în direcția opusă, și rola de-a lungul unui traseu paralel cu inițiale (Fig. 2).

Camion, tras înapoi pe drum pe un șervețel, va experimenta „rupere“ la granita, dar în direcția opusă și pentru a muta de-a lungul partea de sus de masă, repetând traseul inițial. În optica, acest fenomen se numește legea reversibilității razelor de lumină.

Să ne întoarcem la obiectiv. Suprafața sa este curbată, astfel încât toate razele care se încadrează pe ea, cu excepția intra în centru, refractate. Fasciculul centrală trece printr-o lentilă sau complet fără refracție sau refractate de două ori și doar ușor compensate în spațiu. forma a cristalinului este selectată, astfel încât grinzile paralele care trec prin ea converg într-un singur punct, numit focalizarea (în traducere, cu accent latin - incendiu vatra: razele soarelui colectate de lentila, nu numai în măsură să aprindă flacăra, dar, de asemenea, se topesc metalul). Un raze reflectate de orice obiect, converg în planul focal (acesta poartă punctul de focalizare), creând imaginea sa.

Acum putem trage competent calea razelor în obiectiv pentru diferite ocazii (fig. 4). Trasați o linie prin centrul lentilei, - axa sa optică. Amânați la dreapta la stânga ei și a celor două lentile punct focal și două puncte de pe dubla distanța de la obiectiv (pe care am ajuns, de asemenea, la îndemână). Să vedem cum merge prin prisma razelor reflectate de obiect, care va deveni plasate la distanțe diferite de aceasta (fig. 4a).

Din multitudinea de raze de lumină reflectate de obiect, avem nevoie de doar doi, pornind de la unul din punctele sale. Un fascicul lasa prin centrul lentilei - va trece prin, nu refractate (neglija deplasarea mică a fasciculului). Al doilea este un fascicul care se extinde paralel cu axa optică a lupei. După refractie, el ajunge la punctul de focalizare. intersecția lor va da un punct al imaginii. În același mod, puteți obține toate celelalte puncte, prin construirea întreaga imagine.

Desenați două experimente.

1. Sub rezerva de a pune deoparte un pic mai focale. Prin construirea cursului de raze spus, vom vedea că toate se intersectează în spatele lentilei, creând o imagine mare și inversată a obiectului de distanța focală dublă. Să începem împinge subiectul. Imaginea lui va scădea și se apropie de obiectivul (Fig. 4a).

imaginea unui obiect situat la dublul lungimii focale de obiectiv, va fi aceeași distanță în spatele ei și va avea aceeași dimensiune (Fig. 4b).

Cît e mai departe obiectul este, cu atât mai puțin imaginea, cat este mai aproape de planul focal, și de la o anumită distanță, pentru fiecare dintre lentilele sale, care este considerat infinit, este deja exact pe ea (fig. 4c).

Dacă obiectul plasat la o distanță egală cu lungimea focală, nici o imagine nu va funcționa: după ce razele refractate vor fi paralele. Dar punctul de lumină în focalizarea obiectivului (Fig. 4d), în conformitate cu legea reversibilității va oferi un fascicul paralel, așa cum este cazul într-o varietate de proiectoare și lămpi.

2. Subiectul este plasat între obiectiv și punctul de focalizare sale. În acest caz, obiectivul funcționează ca o lupă, prima cercetare in-strument, de multe secole în urmă, un cercetător înarmat cu ochii.

Luați în considerare calea buclei, după ce a făcut aceeași construcție ca și mai înainte (fig. 4d).

Și aici stă la pândă pentru noi o surpriza: razele nu se intersectează, și diverg, precum și orice imagine în clădirea noastră nu funcționează! Cu toate acestea, vom vedea. De ce? Este pentru că noi îl vedem.

Ochiul uman este conceput în așa fel încât razele divergente pe care le primește razele care emană de la un singur punct. Și, extinderea liniilor de construcție, în elaborarea de intersecție a acestora, vom obține punctul de a părea imagine (imaginar). Este într-adevăr nu există, este - rodul iluzii vizuale și imaginația noastră. Dar această imagine este crescut foarte mult în comparație cu acest subiect, se poate vedea în detaliile mici, invizibile cu ochiul liber.

Pe marginea Lupa, de obicei, sărbători creștere a acesteia, de exemplu, 7 ×, 10 × sau 7 ×, 15 ×, ceea ce înseamnă: Lupa va mări în 7, 10 sau 15 de ori, adică, așa cum de multe ori se pare a fi mai aproape de ochiul subiectului. Un om cu vedere bună pentru a distinge detalii fine mai bine doar 25cm de ochi (aceasta este cea mai bună viziune la distanță). O lupă, „aducând“ subiectul până la o distanță de câțiva centimetri, vă permite să vedeți detaliile chiar mai puțin adâncă.

Distanța focală f Lupă egală cu distanța dintre cea mai bună vizibilitate, împărțită la creșterea N sale: f = 25 / Ncm. Și dacă subiectul unei lupă plasat în centrul atenției, ochiul îl va vedea la infinit.

Lentilele nu sunt doar sferice. In instrumente optice complexe pentru a oferi o suprafață de lentile în formă de paraboloid, un elipsoid și alte forme la fel de complexe. Utilizate pe scară largă și o lentilă cilindrică.

cadru de film standard pe film are formatul 18 x 24 mm. Această imagine este proiectată pe un ecran cu un raport de aspect de 1 × 1,5. Dar, în urmă cu cincizeci de ani a existat un film cu ecran lat, care a folosit un ecran cu un raport de aspect de aproximativ 1 × 3. Pentru a se potrivi cu un cadru larg pe o bandă îngustă, utilizați o lentilă cilindrică (numită anamorfic, și anume, care schimba forma), atunci când înregistrați filme. O astfel de lentile comprimă imaginea pe orizontală, lăsând dimensiunile verticale fără a schimba. Oamenii de pe aceste cadre arata foarte alungite și foarte subțire (care amintește de o păpușă Barbie). Proiectată prin intermediul filmului este, de asemenea, o lentilă cilindrică, care se întinde de dimensiunile orizontale ale imaginii, dându-i un aspect normal.

Lupă, menționat pentru prima dată în urmă cu un pic mai puțin de două mii de ani, încă rămâne una dintre cele mai populare instrumente în știință și în viață. Geologii, botaniști, entomologi și alți oameni de știință transporta o lupe de pliere. Cercetătorii în laborator utilizat așa-numitul disecarea Lupa trepied. Chirurgi tratarea site-chirurgicale, si asamblorii de dispozitive electronice utilizate lupe binoculare pentru ambii ochi. Lupă poate schimba forma și scopul, transformată în obiectiv, binocluri, ochelari de soare, ochelari de vedere, ochelari de vedere, microscop și alte nu mai puțin utile dispozitive, dar, se pare, va rămâne pentru totdeauna.