Inhalt
- Linsen- und Vergrößerungsphysik
- Die Dünnlinsengleichung und das Vergrößerungsverhältnis
- Das menschliche Auge
- Vergrößerungsrechner
Sowohl biologische als auch synthetische Linsen sind Wunder der optischen Physik, die die Fähigkeit bestimmter Medien nutzen, Lichtstrahlen zu brechen oder zu biegen. Sie kommen in zwei Grundformen vor: konvex oder nach außen gekrümmt und konkav oder nach innen gekrümmt. Eines ihrer Hauptziele ist es, Bilder zu vergrößern oder sie größer erscheinen zu lassen, als sie tatsächlich sind.
Objektive können in Teleskopen, Mikroskopen, Ferngläsern und anderen optischen Instrumenten sowie in Ihrem eigenen Auge gefunden werden. Wissenschaftlern und Studenten stehen eine Reihe einfacher algebraischer Gleichungen zur Verfügung, um die physikalischen Abmessungen und die Form einer Linse mit ihren Auswirkungen auf die durch sie hindurchtretenden Lichtstrahlen in Beziehung zu setzen.
Linsen- und Vergrößerungsphysik
Die meisten "künstlichen" Linsen bestehen aus Glas. Der Grund, warum Linsen Licht brechen, liegt darin, dass sich Lichtstrahlen von einer bewegen Mittel (z. B. Luft, Wasser oder anderes physikalisches Material) in ein anderes, ändert sich ihre Geschwindigkeit sehr geringfügig und die Strahlen ändern infolgedessen ihren Verlauf.
Wenn Lichtstrahlen in einer Richtung senkrecht zur Linsenoberfläche in eine doppelt konvexe Linse (d. H. Eine Linse, die von der Seite wie ein abgeflachtes Oval aussieht) einfallen, werden die Strahlen, die jeder Kante am nächsten sind, zuerst beim Eintreten in die Linse scharf zur Mitte hin gebrochen und nochmal beim verlassen. Diejenigen, die näher an der Mitte liegen, werden weniger gebogen, und diejenigen, die senkrecht durch die Mitte verlaufen, werden überhaupt nicht gebrochen. Das Ergebnis ist, dass alle diese Strahlen bei a konvergieren Mittelpunkt (F) ein Abstand f von der Mitte des Objektivs.
Die Dünnlinsengleichung und das Vergrößerungsverhältnis
Mit Linsen und Spiegeln erzeugte Bilder können beides sein echt (d. h. auf eine Leinwand projizierbar) oder virtuell (d. h. nicht projizierbar). Konventionell sind die Werte der Entfernungen von realen Bildern (ich) vom Objektiv sind positiv, während die von virtuellen Bildern negativ sind. Der Abstand des Objekts selbst von der Linse (O) ist immer positiv.
Konvexe (Sammellinsen) erzeugen echte Bilder und sind mit einem positiven Wert von assoziiert fKonkave (divergierende) Linsen erzeugen hingegen virtuelle Bilder und weisen einen negativen Wert von auf f.
Die Brennweite fObjektabstand O und Bildabstand ich sind verwandt mit dem dünne Linse Gleichung:
frac {1} {o} + frac {1} {i} = frac {1} {f}Während die Vergrößerungsformel oder Vergrößerungsverhältnis (m) bezieht die Höhe des vom Objektiv erzeugten Bildes auf die Höhe des Objekts:
m = frac {-i} {o}
Merken, ich ist negativ für virtuelle Bilder.
Das menschliche Auge
Die Linsen Ihrer Augen wirken wie Sammellinsen.
Wie Sie anhand der bereits gelesenen Informationen vorhersagen können, sind Ihre Augenlinsen auf beiden Seiten konvex. Ohne Ihre konvexen und flexiblen Linsen würde Licht, das in Ihre Augen gelangt, von Ihrem Gehirn viel hektischer interpretiert als es tatsächlich ist, und die Menschen hätten schreckliche Schwierigkeiten, durch die Welt zu navigieren (und hätten es wahrscheinlich nicht überlebt, im Internet nach Wissenschaft zu suchen Information).
Licht tritt zuerst durch die Hornhaut, die vorgewölbte äußere Schicht der Vorderseite des Augapfels, in das Auge ein. Es passiert dann die Pupille, deren Durchmesser durch winzige Muskeln reguliert werden kann. Die Linse befindet sich hinter der Pupille. Der Teil des Auges, auf dem das Bild erzeugt wird, der sich auf der Innenseite des unteren hinteren Teils des Augapfels befindet, wird als bezeichnet Retina. Visuelle Informationen werden über die Sehnerven von der Netzhaut zum Gehirn übertragen.
Vergrößerungsrechner
Sie können Websites finden, die Ihnen bei einigen dieser Probleme helfen, sobald Sie sich mit der grundlegenden Physik vertraut gemacht haben, indem Sie einige davon selbst durcharbeiten. Die Hauptidee besteht darin, zu verstehen, wie die verschiedenen Komponenten der Linsengleichung zueinander in Beziehung stehen und warum Änderungen an den Variablen die realistischen Effekte hervorrufen, die sie bewirken.
Ein Beispiel für ein solches Online-Tool finden Sie in den Ressourcen.