Περιεχόμενο
- Φυσική φακών και μεγεθύνσεων
- Η εξίσωση λεπτού φακού και ο λόγος μεγεθύνσεως
- Το ανθρώπινο μάτι
- Μεγέθυνση αριθμομηχανή
Οι φακοί, τόσο βιολογικοί όσο και συνθετικοί, είναι θαυμάσια της οπτικής φυσικής που κάνουν χρήση της ικανότητας ορισμένων μέσων να διαθλούν ή να λυγίζουν τις ακτίνες φωτός. Έρχονται σε δύο βασικά σχήματα: κυρτά ή κυρτά προς τα έξω και κοίλα ή καμπύλα προς τα μέσα. Ένας από τους κύριους σκοπούς τους είναι να μεγεθύνουν τις εικόνες ή να τους κάνουν να φαίνονται μεγαλύτεροι από ό, τι είναι στην πραγματικότητα.
Φακοί μπορούν να βρεθούν σε τηλεσκόπια, μικροσκόπια, κιάλια και άλλα οπτικά όργανα, μαζί με το δικό σας μάτι. Οι επιστήμονες και οι φοιτητές έχουν στη διάθεσή τους μια σειρά από απλές αλγεβρικές εξισώσεις για να συσχετίσουν τις φυσικές διαστάσεις και το σχήμα ενός φακού με τις επιπτώσεις του στις φωτεινές ακτίνες που περνούν μέσα από αυτό.
Φυσική φακών και μεγεθύνσεων
Οι περισσότεροι "τεχνητοί" φακοί είναι κατασκευασμένοι από γυαλί. Ο λόγος για τον οποίο οι φακοί διάθλασης φωτίζουν είναι ότι όταν οι ακτίνες φωτός κινούνται από το ένα Μεσαίο (π.χ. αέρα, νερού ή άλλου φυσικού υλικού) σε ένα άλλο, η ταχύτητά τους αλλάζει πολύ ελαφρώς και οι ακτίνες μεταβάλλουν την πορεία ως αποτέλεσμα.
Όταν οι ακτίνες φωτός εισέρχονται σε έναν διπλό κυρτό φακό (δηλαδή, που μοιάζει με ένα πεπλατυσμένο ωοειδές από την πλευρά) σε κατεύθυνση κάθετη προς την επιφάνεια του φακού, οι ακτίνες που βρίσκονται πλησιέστερα σε κάθε άκρο διαθλάνονται αιχμηρά προς το κέντρο, πρώτα κατά την είσοδο στον φακό και πάλι όταν φεύγετε. Όσοι πλησιάζουν στη μέση κάμπτονται λιγότερο, και εκείνοι που περνούν κάθετα μέσα από το κέντρο δεν έχουν καθόλου διεισδύσει. Το αποτέλεσμα είναι ότι όλες αυτές οι ακτίνες συγκλίνουν σε a επίκεντρο (φά) μια απόσταση φά από το κέντρο του φακού.
Η εξίσωση λεπτού φακού και ο λόγος μεγεθύνσεως
Εικόνες που παράγονται από φακούς και καθρέφτες μπορούν να είναι είτε πραγματικός (δηλαδή, μπορεί να προβάλλεται σε μια οθόνη) ή εικονικός (δηλ. δεν μπορεί να προβάλλεται). Κατά σύμβαση, οι τιμές αποστάσεων πραγματικών εικόνων (Εγώ) από το φακό είναι θετικές, ενώ οι εικονικές εικόνες είναι αρνητικές. Η απόσταση του αντικειμένου από τον φακό (o) είναι πάντα θετική.
Οι κυρτοί (συγκλίνουσες) φακοί παράγουν πραγματικές εικόνες και σχετίζονται με θετική τιμή φά, ενώ οι κοίλοι (αποκλίνουσες) φακοί παράγουν εικονικές εικόνες και σχετίζονται με αρνητική τιμή φά.
Η εστιακή απόσταση φά, απόσταση αντικειμένων o και την απόσταση εικόνας Εγώ συνδέονται με το εξίσωση λεπτού φακού:
frac {1} {o} + frac {1} {i} = frac {1} {f}Ενώ ο τύπος μεγέθυνσης ή αναλογία μεγέθυνσης (Μ) αναφέρεται το ύψος της εικόνας που παράγεται από το φακό στο ύψος του αντικειμένου:
m = frac {-i} {o}
Θυμάμαι, Εγώ είναι αρνητική για εικονικές εικόνες.
Το ανθρώπινο μάτι
Οι φακοί των ματιών σας λειτουργούν ως συγκλίνοντες φακοί.
Όπως θα μπορούσατε να προβλέψετε με βάση το τι έχετε ήδη διαβάσει, οι φακοί ματιών σας είναι κυρτά και στις δύο πλευρές. Χωρίς τους φακούς σας να είναι κυρτοί και ευέλικτοι, το φως που περνά στα μάτια σας θα ερμηνευτεί πολύ πιο έντονα από τον εγκέφαλό σας από ό, τι στην πραγματικότητα, και οι άνθρωποι θα έχουν τρομερή δυσκολία στην πλοήγηση στον κόσμο (και πιθανότατα δεν θα είχαν επιβιώσει για να σερφάρετε στο Διαδίκτυο για την επιστήμη πληροφορίες).
Το φως εισέρχεται πρώτα στο μάτι μέσω του κερατοειδούς χιτώνα, του διογκωμένου εξωτερικού στρώματος του μπροστινού μέρους του βολβού. Στη συνέχεια περνά μέσα από την κόρη, η διάμετρος της οποίας μπορεί να ρυθμιστεί από μικροσκοπικούς μύες. Ο φακός είναι πίσω από την κόρη. Το τμήμα του ματιού πάνω στο οποίο σχηματίζεται η εικόνα, το οποίο βρίσκεται στο εσωτερικό του κάτω οπίσθιου τμήματος του βολβού, ονομάζεται αμφιβληστροειδής χιτώνας. Οι οπτικές πληροφορίες διαβιβάζονται από τον αμφιβληστροειδή στον εγκέφαλο μέσω των οπτικών νεύρων.
Μεγέθυνση αριθμομηχανή
Μπορείτε να βρείτε δικτυακούς τόπους για να σας βοηθήσουν με κάποια από αυτά τα προβλήματα μόλις αισθάνεστε άνετοι με τη βασική φυσική, δουλεύοντας με λίγους μόνοι σας. Η κύρια ιδέα είναι να κατανοήσουμε πώς τα διαφορετικά συστατικά της εξίσωσης φακών σχετίζονται μεταξύ τους και γιατί οι αλλαγές στις μεταβλητές παράγουν τα αποτελέσματα του πραγματικού κόσμου που κάνουν.
Ένα παράδειγμα τέτοιου ηλεκτρονικού εργαλείου παρέχεται στους πόρους.