Περιεχόμενο
Πριν από τη δεκαετία του 1590, οι απλοί φακοί που χρονολογούνταν μέχρι τους Ρωμαίους και τους Βίκινγκς επέτρεψαν την περιορισμένη μεγέθυνση και τα απλά γυαλιά. Ο Ζαχαρίας Jansen και ο πατέρας του ένωσαν φακούς από απλούς μεγεθυντικούς φακούς για να κατασκευάσουν μικροσκόπια και από εκεί τα μικροσκόπια και τα τηλεσκόπια άλλαξαν τον κόσμο. Η κατανόηση του εστιακού μήκους των φακών ήταν ζωτικής σημασίας για το συνδυασμό των δυνατοτήτων τους.
Τύποι φακών
Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι φακών: κυρτός και κοίλος. Οι κυρτοί φακοί είναι παχύτεροι στη μέση παρά στις άκρες και προκαλούν σύγκλιση των ακτίνων του φωτός σε ένα σημείο. Οι κοίλοι φακοί είναι παχύτεροι στα άκρα παρά στη μέση και προκαλούν απόκλιση των ακτίνων φωτός.
Οι κυρτοί και κοίλοι φακοί έρχονται σε διαφορετικές διαμορφώσεις. Οι κυματοειδείς φακοί είναι επίπεδες στη μία πλευρά και κυρτοί από την άλλη, ενώ οι διπλάσιοι (επίσης ονομαζόμενοι διπλά κυρτά) φακοί είναι κυρτά και στις δύο πλευρές. Οι πλανητο-κοίλοι φακοί είναι επίπεδοι στη μία πλευρά και κοίλοι από την άλλη πλευρά, ενώ οι δι-κοίλοι (ή διπλοί κοίλοι) φακοί είναι κοίλοι και στις δύο πλευρές.
Ένας συνδυασμένος κοίλος και κυρτός φακός ονομάζεται κοκκο-κυρτός φακοί ονομάζεται πιο συχνά ο θετικός (συγκλίνων) φακός μηνίσκου. Αυτός ο φακός είναι κυρτός στη μία πλευρά με μια κοίλη επιφάνεια στην άλλη πλευρά και η ακτίνα στην κοίλη πλευρά είναι μεγαλύτερη από την ακτίνα της κυρτής πλευράς.
Ένας συνδυασμένος κυρτός και κοίλος φακός που ονομάζεται κωνοειδής-κοίλος φακός καλείται συνήθως ένας αρνητικός (αποκλίνων) φακός μηνίσκου. Αυτός ο φακός, όπως και ο κονβαλο-κυρτός φακός, έχει κοίλη πλευρά και κυρτή πλευρά, αλλά η ακτίνα στην κοίλη επιφάνεια είναι μικρότερη από την ακτίνα στην κυρτή πλευρά.
Φυσική εστιακού μήκους
Το εστιακό μήκος ενός φακού φά είναι η απόσταση από τον φακό στο εστιακό σημείο φά. Οι φωτεινές ακτίνες (μιας μοναδικής συχνότητας) που κινούνται παράλληλα με τον οπτικό άξονα ενός κυρτού ή κοίλου κυρτού φακού θα συναντηθούν στο εστιακό σημείο.
Ένας κυρτός φακός συγκλίνει παράλληλες ακτίνες σε εστιακό σημείο με θετικό εστιακό μήκος. Επειδή το φως περνάει από το φακό, οι θετικές αποστάσεις εικόνας (και οι πραγματικές εικόνες) βρίσκονται στην αντίθετη πλευρά του φακού από το αντικείμενο. Η εικόνα θα είναι ανεστραμμένη (προς τα πάνω προς τα κάτω) σε σχέση με την πραγματική εικόνα.
Ένας κοίλος φακός αποκλίνει παράλληλες ακτίνες μακριά από ένα εστιακό σημείο, έχει αρνητικό εστιακό μήκος και σχηματίζει μόνο εικονικές, μικρότερες εικόνες. Οι αρνητικές αποστάσεις εικόνας σχηματίζουν εικονικές εικόνες στην ίδια πλευρά του φακού με το αντικείμενο. Η εικόνα θα είναι προσανατολισμένη στην ίδια κατεύθυνση (προς τα πάνω προς τα πάνω) με την αρχική εικόνα, μικρότερη.
Φόρμουλα εστιακού μήκους
Η εύρεση εστιακού μήκους χρησιμοποιεί τον τύπο εστιακού μήκους και απαιτεί να γνωρίζουμε την απόσταση από το αρχικό αντικείμενο στο φακό u και την απόσταση από το φακό στην εικόνα v. Ο τύπος του φακού λέει ότι το αντίστροφο της απόστασης από το αντικείμενο συν την απόσταση προς την εικόνα ισούται με το αντίστροφο της εστιακής απόστασης φά. Η εξίσωση, μαθηματικά, είναι γραμμένη:
frac {1} {u} + frac {1} {v} = frac {1} {f}Μερικές φορές η εξίσωση εστιακού μήκους γράφεται ως εξής:
frac {1} {o} + frac {1} {i} = frac {1} {f}που o αναφέρεται στην απόσταση από το αντικείμενο στον φακό, Εγώ αναφέρεται στην απόσταση από τον φακό στην εικόνα και φά είναι η εστιακή απόσταση.
Οι αποστάσεις μετρούνται από το αντικείμενο ή την εικόνα στον πόλο του φακού.
Παραδείγματα εστιακού μήκους
Για να βρείτε το εστιακό μήκος ενός φακού, μετρήστε τις αποστάσεις και συνδέστε τους αριθμούς στη φόρμα εστιακού μήκους. Βεβαιωθείτε ότι όλες οι μετρήσεις χρησιμοποιούν το ίδιο σύστημα μέτρησης.
Παράδειγμα 1: Η απόσταση μέτρησης από ένα φακό στο αντικείμενο είναι 20 εκατοστά και από τον φακό στην εικόνα είναι 5 εκατοστά. Ολοκληρώνοντας την απόδοση του εστιακού μήκους:
frac {1} {20} + frac {1} {5} = frac {1} {f} {ή} ; frac {1} {20} + frac {4} {20} = frac {5} {20} { 4}Το εστιακό μήκος είναι επομένως 4 εκατοστά.
Παράδειγμα 2: Η απόσταση που μετράται από ένα φακό στο αντικείμενο είναι 10 εκατοστά και η απόσταση από τον φακό στην εικόνα είναι 5 εκατοστά. Η εξίσωση εστιακού μήκους δείχνει:
frac {1} {10} + frac {1} {5} = frac {1} {f} {Τότε} ; frac {1} {10} + frac {2} {10} = frac {3} {10}Η μείωση αυτού δίνει:
frac {3} {10} = frac {1} {3.33}Το εστιακό μήκος του φακού είναι επομένως 3,33 εκατοστά.