Polttoväli ja optinen teho. Me mittaamme itsemme

Linssit Niitä kutsutaan läpinäkyviksi kappaleiksi, joita molemmilta puolilta rajoittavat pallomaiset pinnat.

Linssejä on kahta tyyppiä: kupera (konvergoiva) tai kovera (diffusoiva). Kuperassa linssissä keskiosa on paksumpi kuin reunat, koverassa linssissä päinvastoin, keskiosa on ohuempi kuin reunat.
Linssin keskustan läpi kulkevaa akselia, joka on kohtisuorassa linssiin nähden, kutsutaan optiseksi pääakseliksi.


Optisen pääakselin suuntaisesti kulkevat säteet taittuvat kulkiessaan linssin läpi ja kerätään yhteen pisteeseen, jota kutsutaan linssin polttopisteeksi tai yksinkertaisesti linssin fokuspisteeksi (konvergoivan linssin tapauksessa). Hajaantuvan linssin tapauksessa optisen pääakselin suuntaisesti kulkevat säteet hajallaan ja hajaantuvat poispäin akselista, mutta näiden säteiden jatkeet leikkaavat yhdessä pisteessä, jota kutsutaan imaginaaritarkennuspisteeksi.


OF- polttoväli linssit (OF=F on yksinkertaisesti merkitty kirjaimella F).
Linssin optinen teho on sen polttovälin käänteisluku. , mitattuna dioptereina [dptr].
Esimerkiksi jos linssin polttoväli on 20 cm (F=20cm=0,2m), niin sen optinen teho on D=1/F=1/0,2=5 dioptria
Kuvan rakentamiseen linssillä käytetään seuraavia sääntöjä:
- linssin keskustan läpi kulkeva säde ei taitu;
- optisen pääakselin suuntaisesti kulkeva säde taittuu polttopisteen läpi;
- taittumisen jälkeen tarkennuspisteen läpi kulkeva säde kulkee yhdensuuntaisesti optisen pääakselin kanssa;

Tarkastellaan klassisia tapauksia: a) kohde AB on kaksoispolttopisteen d>2F takana.


kuva: todellinen, pienennetty, käännetty.

kuva: kuvitteellinen, pelkistetty, suora.

B) kohde AB on tarkennuksen ja kaksoispolttopisteen F välissä

kuva: todellinen, suurennettu, ylösalaisin.

C) kohde AB on linssin ja tarkennuksen välissä d

kuva: kuvitteellinen, suurennettu, suora.

kuva: kuvitteellinen, pelkistetty, suora.

D) kohde AB on kaksoistarkennuksessa d=F


kuva: todellinen, tasa-arvoinen, käänteinen.

jossa F on linssin polttoväli, d on etäisyys kohteesta objektiiviin, f on etäisyys linssistä kuvaan.

Г - linssin suurennus, h - kohteen korkeus, H - kuvan korkeus.

Oge-tehtävä fysiikassa: Suppenevan linssin avulla objektista saadaan virtuaalinen kuva. Kohde on etäisyyden päässä linssistä
1) pienempi polttoväli
2) yhtä suuri kuin polttoväli
3) pidempi kaksinkertainen polttoväli
4) suurempi polttoväli ja pienempi kaksinkertainen polttoväli
Ratkaisu: Kohteesta voidaan saada virtuaalinen kuva suppenevalla linssillä vain, kun kohde sijaitsee polttoväliä pienemmällä etäisyydellä linssiin nähden. (katso kuva yllä)
Vastaus: 1
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Kuvassa näkyy ohuelle linssille, jonka polttoväli on F, osuvan säteen kulku. Katkoviiva vastaa linssin läpi kulkevan säteen kulkua


Ratkaisu: Säde 1 kulkee tarkennuksen läpi, mikä tarkoittaa, että sitä ennen se kulki yhdensuuntaisesti optisen pääakselin kanssa, säde 3 on yhdensuuntainen optisen pääakselin kanssa, mikä tarkoittaa, että sitä ennen se kulki linssin fokuksen läpi (vasemmalla puolella). linssi), säde 2 on niiden välissä.
Vastaus: 2
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Kohde sijaitsee etäisyydellä, joka on yhtä suuri kuin F. Millainen on objektin kuva?
1) suora, voimassa
2) suora, kuvitteellinen
3) käänteinen, todellinen
4) kuvaa ei tule
Ratkaisu: tarkennuspisteen läpi kulkeva säde, joka osuu linssiin, menee yhdensuuntaisesti optisen pääakselin kanssa, on mahdotonta saada kuvaa tarkennuspisteessä sijaitsevasta kohteesta.
Vastaus: 4
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Opiskelija tekee kokeita kahdella linssillä suuntaaen niihin yhdensuuntaisen valonsäteen. Säteiden kulku näissä kokeissa on esitetty kuvissa. Näiden kokeiden tulosten mukaan linssin polttoväli L 2

1) enemmän kuin objektiivin polttoväli L 1
2) pienempi kuin linssin polttoväli L 1
3) yhtä suuri kuin objektiivin polttoväli L 1
4) ei voi korreloida linssin polttovälin L 1 kanssa
Ratkaisu: linssin L 2 läpi kulkemisen jälkeen säteet menevät rinnakkain, joten kahden linssin polttopisteet ovat samat, kuvasta voidaan nähdä, että linssin L2 polttoväli on pienempi kuin linssin L 1 polttoväli
Vastaus: 2
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Kuvassa on objekti S ja sen kuva S′, joka on saatu käyttämällä

1) ohut suppeneva linssi, joka sijaitsee kohteen ja sen kuvan välissä
2) ohut hajoava linssi, joka sijaitsee kuvan vasemmalla puolella
3) ohut suppeneva linssi, joka sijaitsee kohteen oikealla puolella
4) ohut hajoava linssi, joka sijaitsee kohteen ja sen kuvan välissä
Ratkaisu: yhdistämällä kohde S ja sen kuva S′, saadaan selville missä linssin keskipiste on, koska kuva S′ on korkeammalla kuin kohde S, niin kuva suurennetaan. Suppeneva linssi antaa suurennetun kuvan S':stä. (katso teoriassa yllä)
Vastaus: 3
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Kohde on alle 2F ja suuremmalla etäisyydellä suppenevasta linssistä kuin F. Mitkä ovat kohteen kokoon verrattuna kuvan mitat?
1) pienempi
2) sama
3) iso
4) kuvaa ei tule
Ratkaisu: Katso kohta b yllä) kohde AB on tarkennuksen ja kaksoistarkennuksen välissä.
Vastaus: 3
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Kuvassa näytöllä peitetyn optisen laitteen läpi kulkemisen jälkeen säteiden 1 ja 2 reitti muuttui 1" ja 2" vastaavasti. Näytön takana on

1) suppeneva linssi
2) hajaantuva linssi
3) litteä peili
4) tasosuuntainen lasilevy
Ratkaisu: optisen laitteen läpi kulkeneet säteet hajaantuvat, ja tämä on mahdollista vasta sen jälkeen, kun säteet kulkevat hajaantuvan linssin läpi.
Vastaus: 2
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Kuvassa on ohuen linssin optinen akseli OO 1, kohde A ja sen kuva A 1 sekä kuvan muodostukseen osallistuvien kahden säteen reitti.

Kuvan mukaan linssin tarkennus on pisteessä
1) 1, ja linssi suppenee
2) 2, ja linssi on lähentyvä
3) 1, ja linssi on erilainen
4) 2, ja linssi on erilainen
Ratkaisu: optisen pääakselin suuntaisesti kulkeva säde taittuu linssin läpi kulkemisen jälkeen ja kulkee polttopisteen läpi. Kuvasta näkyy, että tämä on piste 2 ja linssi suppenee.
Vastaus: 2
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Opiskelija tutki kohteen kuvan luonnetta kahdessa lasilinssissä: yhden linssin optinen teho D 1 = -5 dioptria, toisen D 2 = 8 dioptria - ja teki tiettyjä johtopäätöksiä. Valitse alla olevista päätelmistä kaksi oikeaa ja kirjoita niiden numerot muistiin.
1) Molemmat linssit lähentyvät.
2) Ensimmäisen linssin pallomaisen pinnan kaarevuussäde on yhtä suuri kuin toisen linssin pallomaisen pinnan kaarevuussäde.
3) Ensimmäisen linssin polttoväli on moduuliltaan suurempi kuin toisen.
4) Molempien linssien luoma kuva objektista on aina suora.
5) Ensimmäisen linssin luoma kuva objektista on aina virtuaalikuva ja toisen linssin luoma kuva vain virtuaalinen, kun kohde on linssin ja tarkennuksen välissä.
Ratkaisu: Miinusmerkki osoittaa, että ensimmäinen linssi on hajaantumassa ja toinen konvergoiva, joten ensimmäisen linssin luoma kuva objektista on aina virtuaalikuva ja toisen linssin luoma kuva on virtuaalinen vain silloin, kun kohde on objektiivi ja tarkennus. Ensimmäisen linssin polttoväli on absoluuttisesti suurempi kuin toisen linssin polttoväli. Linssin optisen tehon kaavasta F \u003d 1 / D, sitten F 1 \u003d 0,2 m. F 2 \u003d 0,125 m.
Vastaus: 35
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Missä kohdassa polttovälillä F olevan suppenevan linssin luoma kuva pistelähteestä S sijaitsee?

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Ratkaisu:

Vastaus: 1
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Voiko kaksoiskupera linssi siroittaa yhdensuuntaisia ​​säteitä? Selitä vastaus.
Ratkaisu: Ehkä jos ympäristön taitekerroin on suurempi kuin linssin taitekerroin.
Oge-tehtävä fipi-fysiikassa: Kuvassa on ohut hajoava linssi ja kolme objektia: A, B ja C, jotka sijaitsevat linssin optisella akselilla. Minkä objektiivin objektin (objektien) kuva, jonka polttoväliä F pienennetään, suora ja kuvitteellinen?

1) vain A
2) vain B
3) vain B
4) kaikki kolme kohdetta
Ratkaisu: Ohut hajaantuva linssi antaa aina pienennetyn, suoran ja virtuaalisen kuvan missä tahansa kohteen asennossa.
Vastaus: 4
Oge-tehtävä fysiikassa (fipi): Objektiivin polttovälin ja kaksoispolttovälin välissä oleva kohde siirretään lähemmäksi objektiivin kaksoispolttoväliä. Muodosta vastaavuus fyysisten suureiden ja niiden mahdollisten muutosten välille, kun kohde lähestyy linssin kaksoisfokusointia.
Määritä kullekin arvolle muutoksen luonne:
1) lisääntyy
2) vähenee
3) ei muutu
Kirjoita taulukkoon valitut numerot vastaavien kirjainten alle. Vastauksen numerot voivat toistua.
Ratkaisu: Jos kohde on tarkennuksen ja kaksoistarkennuksen välissä, sen kuva on suurennettu ja sijaitsee kaksoistarkennuksen takana, kaksoistarkennusta lähestyttäessä mitat pienenevät ja kuva tulee lähemmäksi linssiä, koska jos runko on kaksinkertainen polttoväli, niin kuva on sama kuin itse ja se sijaitsee kaksoistarkennuksella.
Vastaus: 22
OGE 2019:n demoversion tehtävä: Kuvassa on kolme kohdetta: A, B ja C. Minkä objektin (objektien) kuva ohuessa suppenevassa linssissä, jonka polttoväli F on pienennetty, käänteinen ja todellinen?

1) vain A
2) vain B
3) vain B
4) kaikki kolme kohdetta
Ratkaisu: Kuva pienennetään, käännetään ja todellisuudessa, jos kohde on kaksoistarkennuksen d>2F takana (katso teoria yllä). Objekti A on kaksoistarkennuksen takana.

Video oppitunti 2: Eroava linssi - Fysiikka kokeissa ja kokeissa

Luento: Suppenevat ja hajoavat linssit. Ohut linssi. Ohuen linssin polttoväli ja optinen teho

Linssi. Linssien tyypit

Kuten tiedät, kaikkia fyysisiä ilmiöitä ja prosesseja käytetään koneiden ja muiden laitteiden suunnittelussa. Valon taittuminen ei ole poikkeus. Tätä ilmiötä on käytetty kameroiden, kiikarien valmistuksessa, ja ihmissilmä on myös eräänlainen optinen laite, joka voi muuttaa säteiden kulkua. Tätä varten käytetään linssiä.

Linssi- tämä on läpinäkyvä runko, jota molemmin puolin rajoittavat pallot.

Koulun fysiikan kurssilla tarkastellaan lasista valmistettuja linssejä. Muita materiaaleja voidaan kuitenkin käyttää.

On olemassa useita päätyyppejä linssejä, jotka suorittavat tiettyjä toimintoja.

kaksoiskupera linssi

Jos linssit on valmistettu kahdesta kuperasta puolipallosta, niitä kutsutaan kaksoiskuperiksi. Katsotaanpa, kuinka säteet käyttäytyvät kulkiessaan tällaisen linssin läpi.

Kuvan päällä A 0 D on optinen pääakseli. Tämä on säde, joka kulkee linssin keskustan läpi. Linssi on symmetrinen tämän akselin suhteen. Kaikkia muita keskustan läpi kulkevia säteitä kutsutaan sivuakseleiksi, joiden symmetriaa ei havaita.

Harkitse tulevaa sädettä AB, joka taittuu johtuen siirtymisestä toiseen väliaineeseen. Kun taittunut säde koskettaa pallon toista seinämää, se taittuu uudelleen ennen kuin se ylittää optisen pääakselin.

Tästä voimme päätellä, että jos tietty säde meni yhdensuuntaisesti optisen pääakselin kanssa, niin linssin läpi kulkemisen jälkeen se ylittää optisen pääakselin.

Kaikki säteet, jotka ovat lähellä akselia, leikkaavat yhdessä pisteessä muodostaen säteen. Ne säteet, jotka ovat kaukana akselista, leikkaavat paikassa, joka on lähempänä linssiä.

Ilmiötä, jossa säteet konvergoivat yhdessä pisteessä, kutsutaan keskittyminen, ja tarkennuspiste on keskittyä.

Tarkennus (polttoväli) on merkitty kuvassa kirjaimella F.

Linssiä, jossa säteet kerääntyvät yhteen pisteeseen sen takana, kutsutaan suppenevaksi linssiksi. Tuo on kaksoiskupera linssi on kokoontuminen.

Jokaisella objektiivilla on kaksi polttopistettä - ne ovat linssin edessä ja sen takana.

Kaksoiskovera linssi

Linssiä, joka koostuu kahdesta koverasta puolipallosta, kutsutaan kaksoiskuvera.

Kuten kuvasta voidaan nähdä, tällaiseen linssiin osuvat säteet taittuvat, ja ulostulossa ne eivät ylitä akselia, vaan päinvastoin, taipuvat siitä.

Tästä voimme päätellä, että tällainen linssi hajoaa, ja siksi sitä kutsutaan hajoaminen.

Jos hajaantuneet säteet jatkuvat linssin edessä, ne kerääntyvät yhteen pisteeseen, joka on ns. kuvitteellinen tarkennus.

Suppenevat ja hajoavat linssit voivat ottaa myös muita tyyppejä, kuten kuvista näkyy.

1 - kaksoiskupera;

2 - tasokupera;

3 - kovera-kupera;

4 - kaksoiskovera;

5 - tasokovera;

6 - kupera-kovera.

Linssin paksuudesta riippuen se voi taittaa säteitä enemmän tai vähemmän. Sen määrittämiseksi, kuinka voimakkaasti linssi taittuu, kutsutaan suuruutta optinen teho.

D on linssin (tai linssijärjestelmän) optinen teho;

F on objektiivin (tai linssijärjestelmän) polttoväli.

[D] = 1 diopteri. Linssin optisen tehon yksikkö on diopteri (m -1).

ohut linssi

Linssejä tutkiessamme käytämme ohuen linssin käsitettä.

Joten harkitse kuvaa, joka näyttää ohuen linssin. Ohut linssi on siis sellainen, jonka paksuus on riittävän pieni. Fysikaalisille laeille ei kuitenkaan voida hyväksyä epävarmuutta, joten termiä "riittävä" on riskialtista käyttää. Uskotaan, että linssiä voidaan kutsua ohueksi, kun sen paksuus on pienempi kuin kahden pallomaisen pinnan säteet.

Objektiivin polttoväli riippuu kaarevuusasteita sen pintaa. Linssi, jonka pinnat ovat kuperat, taittaa säteitä enemmän kuin linssi, jonka pinnat ovat vähemmän kuperat, ja siksi sen polttoväli on lyhyempi.

Lähestyvän linssin polttovälin määrittämiseksi on välttämätöntä suunnata auringonsäteet siihen ja saatuaan terävän kuvan Auringosta linssin takana olevalla näytöllä, mitata etäisyys linssistä tähän kuvaan. Koska säteet Auringon äärimmäisen syrjäisestä sijainnista johtuen putoavat linssiin lähes yhdensuuntaisena säteenä, tämä kuva sijoittuu melkein linssin fokuspisteeseen.

Linssin polttovälin käänteislukua kutsutaan linssin optinen teho(D):

D= 1

Mitä pienempi linssin polttoväli, sitä suurempi on sen optinen teho, ts. sitä enemmän se taittaa säteet. Yksikkö rev. (m-1) . Muuten tätä yksikköä kutsutaan diopteriksi (dptr).

1 diopteri on 1 metrin polttovälin objektiivin optinen teho.

Suppenevilla ja hajaantuvilla linsseillä on erilaiset optiset tehot.

Lähestyvät linssit niillä on todellinen tarkennus, joten niiden polttoväliä ja optista tehoa pidetään positiivisena (F>0, D>0).

Erilaiset linssit niillä on kuvitteellinen tarkennus, joten niiden polttoväliä ja optista tehoa pidetään negatiivisina ( F<0, D<0).

Monet optiset instrumentit koostuvat useista linsseistä. Useiden lähekkäin olevien linssien järjestelmän optinen teho on yhtä suuri kuin tämän järjestelmän kaikkien linssien optisten tehojen summa. Jos on kaksi linssiä, joiden optiset tehot ovat D 1 ja D 2, niiden optinen kokonaisteho on yhtä suuri kuin : D = D1 + D2

Vain optiset tehot lasketaan yhteen, useiden linssien polttoväli ei ole sama kuin yksittäisten linssien polttovälien summa.

Linssien avulla voit paitsi kerätä ja siroittaa valonsäteitä, myös vastaanottaa erilaisia ​​kuvia esineistä. Kuvan rakentamiseksi linsseissä riittää rakentamaan kahden säteen kulku: toinen kulkee linssin optisen keskustan läpi ilman taittumista, toinen on optisen pääakselin suuntainen säde.

1. Kohde on objektiivin ja tarkennuksen välissä:

Kuva on suurennettu, kuvitteellinen, suora. Tällaiset kuvat saadaan suurennuslasilla.

2. Kohde on tarkennuksen ja kaksoistarkennuksen välissä

Kuva - todellinen, suurennettu, ylösalaisin. Tällaisia ​​kuvia saadaan projektiolaitteissa.

3. Kaksinkertaisen tarkennuksen takana oleva kohde

Linssi antaa pienennetyn, käänteisen, todellisen kuvan. Tätä kuvaa käytetään kamerassa.

Hajautuva linssi missä tahansa kohteen kohdassa antaa pienennetyn, kuvitteellisen, suoran kuvan. Se muodostaa hajaantuvan valonsäteen

Ihmisen silmä on muodoltaan lähes pallomainen.

Sitä ympäröi tiheä kalvo, jota kutsutaan kovakalvoksi. Kovakalvon etuosa on läpinäkyvä ja sitä kutsutaan sarveiskalvoksi. Sarveiskalvon takana on iiris, joka voi olla erivärinen eri ihmisillä. Sarveiskalvon ja iiriksen välissä on vetistä nestettä.

Iriksessa on reikä - pupilli, jonka halkaisija voi vaihdella valaistuksesta riippuen. Pupillin takana on läpinäkyvä runko - linssi, joka näyttää kaksoiskuperalta linssiltä. Linssi on kiinnitetty lihaksilla kovakalvoon.

Linssin takana on lasimainen runko. Se on läpinäkyvä ja täyttää muun silmän. Kovakalvon takaosa on silmänpohja, jota peittää verkkokalvo.

Verkkokalvo koostuu hienoimmista kuiduista, jotka peittävät silmänpohjan. Ne ovat näköhermon haarautuneita päitä.

Silmään osuva valo taittuu silmän etupinnalla, sarveiskalvossa, linssissä ja lasiaisessa rungossa, minkä seurauksena verkkokalvolle muodostuu todellinen, pelkistetty, käänteinen kuva kyseisestä esineestä.

Verkkokalvon muodostaviin näköhermon päihin putoava valo ärsyttää näitä päitä. Ärsytys siirtyy hermosäikeitä pitkin aivoihin, ja henkilö saa visuaalisen käsityksen ympäröivästä maailmasta. Aivot korjaavat näköprosessia, joten havaitsemme kohteen suoraan.

Linssin kaarevuus voi muuttua. Kun katsomme kaukana olevia kohteita, linssin kaarevuus ei ole suuri, koska sitä ympäröivät lihakset ovat rentoutuneet. Kun tarkastellaan lähellä olevia esineitä, lihakset puristavat linssiä, sen kaarevuus kasvaa.

Normaalin silmän parhaan näön etäisyys on 25 cm. Näkö kahdella silmällä lisää näkökenttää ja mahdollistaa myös erottamisen, mikä kohde on lähempänä ja kumpi kauempana meistä. Tosiasia on, että vasemman ja oikean silmän verkkokalvolla kuvat eroavat toisistaan. Mitä lähempänä kohde, sitä näkyvämpi tämä ero on, ja se luo vaikutelman etäisyyksien erosta. Kahden silmän näkemisen ansiosta näemme kohteen kolmiulotteisena.

Henkilöllä, jolla on hyvä, normaali näkö, rennossa tilassa oleva silmä kerää rinnakkaisia ​​säteitä verkkokalvolla olevaan kohtaan. Likinäköisyydestä ja kaukonäköisyydestä kärsivien tilanne on erilainen.

Likinäköisyys- tämä on näön puute, jossa rinnakkaiset säteet silmän taittumisen jälkeen eivät keräänny verkkokalvolle, vaan lähemmäksi linssiä. Kuvat kaukana olevista kohteista ovat siksi sumeita ja epäselviä verkkokalvolla. Jotta verkkokalvosta saadaan terävä kuva, kyseinen esine on tuotava lähemmäs silmää.

kaukonäköisyys- tämä on näön puute, jossa rinnakkaiset säteet, silmän taittumisen jälkeen, yhtyvät sellaiseen kulmaan, että kohdistus ei sijaitse verkkokalvolla, vaan sen takana. Verkkokalvon kaukaisten kohteiden kuvat osoittautuvat jälleen sumeiksi, sumeiksi. Koska kaukonäköinen silmä ei pysty kohdistamaan edes rinnakkaisia ​​säteitä verkkokalvolle, se kerää läheisiltä esineiltä tulevat eri säteet vielä huonommin. Siksi kaukonäköiset ihmiset näkevät huonosti sekä kauas että lähelle.

Termi linssin polttoväli on tuttu monille koulun fysiikan tunneista. Linssin polttoväli on millimetreinä mitattu etäisyys itse linssistä sen polttotasoon. Polttotaso ja linssin taso ovat keskenään yhdensuuntaiset ja polttotaso kulkee linssin tarkennuksen läpi.

Tarkennus on kohta, jossa kaikki linssin läpi kulkeneet säteet yhtyvät. Digitaalisessa kamerassa CCD sijaitsee polttotasossa. Siten kameran linssi kerää valovirran ja varmistaa sen tarkennuksen valoherkkään matriisiin. Linssin suurennusaste riippuu suoraan polttovälistä. Kun polttoväli kasvaa, linssin suurennus kasvaa, mutta sen kuvakulma kapenee.

Kuva 1. Kaksoiskuperan suppenevan linssin tarkennus ja polttotaso.

Objektiivin polttovälin mukaan objektiivit jaetaan laajakulma- ja teleobjektiiviin. Laajakulmaobjektiivit, niitä kutsutaan usein yksinkertaisesti "laajakulmaisiksi", ikään kuin ne siirtäisivät kuvattavan kohteen pois katsojasta vähentäen sitä. Nimi tuli vain siitä, että niillä on erittäin suuri (laaja) katselukulma . Pitkän tarkennuksen objektiivien avulla voit suurentaa (tuoda lähemmäksi) kuvattavaa kohdetta katsojaan, mutta niillä on paljon pienempi peittokulma.

Kuva 2. Linssityypit polttovälin ja peittokulman mukaan.

Mikä määrittää objektiivin polttovälin

Tarkennus kohteeseen riippuu CCD-matriisin koosta. Filmikameroissa tämä koko on sama kuin 35 mm:n kehyksen leveys. elokuvia. Digikameroissa matriisien mitat ovat kuitenkin paljon pienempiä ja lisäksi eroavat merkittävästi kameran mallista ja sen valmistajasta riippuen.

Siksi päätettiin antaa digitaalikameran linssin polttovälin parametrit suhteessa standardiin 35 mm. Tämä mahdollisti erityyppisten linssien vertaamisen linssin polttovälin perusteella ottamatta huomioon matriisien parametreja, ja myös määrittää seuraavat:

1. Linssillä, jonka polttoväli on 50 mm, on näkökenttä, joka vastaa ihmissilmän näkökenttää ja sitä käytetään pääasiassa keskikokoisiin kuviin.
2. Objektiivin polttoväli 90 - 130 mm on ihanteellinen muotokuvaukseen. Tällaisilla objektiiveilla on pieni syväterävyys, jonka avulla voit luoda kauniita bokeh-kuvia.
3. 200 mm:stä alkaen ovat teleobjektiivit. Ne sopivat ihanteellisesti eläinten, lintujen tai urheiluun pitkiltä matkoilta.
4. Objektiivit, joiden polttoväli on 28 - 35 mm, soveltuvat kuvaamiseen sisätiloissa, joissa ei ole tarpeeksi liikkumisvapautta. Useimmiten asennettu edullisiin lähtötason kameroihin.
5. Objektiivia, jonka polttoväli on alle 20 mm, kutsutaan kalansilmäksi. Pääsovellus on taiteellisten valokuvien luominen.

Zoom-objektiivit ja digitaalinen zoom

Digikameroihin asennetaan pääsääntöisesti objektiiveja, joilla on muuttuva linssin polttoväli. Asetetusta polttovälistä riippuen ne voivat olla sekä laajakulmaisia ​​että teleobjektiivisia. Polttovälin lisäys voidaan toteuttaa optiikan tai ohjelmiston (digitaalisen) avulla.

Linssin polttovälin optinen lisäys saadaan aikaan linssin optiikalla eli polttoväliä muuttamalla. Tämä tekniikka ei ole kuvanlaatu. Nykyaikaisten linssien avulla voit saada kuvan 12-kertaisen suurennuksen. Suurin suurennus on helppo määrittää linssissä olevista merkinnöistä. Oletetaan, että alue on 5,4 - 16,2 mm. Tällöin enimmäislisäys on 16,2 / 5,4 = 3, eli kolminkertainen lisäys.

Kuva 3. Nikkor-teleobjektiivi, jonka polttoväli on 80-400 mm.

Digitaalinen zoom lisää suurennuskerrointa, mutta heikentää kuvaa suuresti, joten sitä tulisi käyttää vain ääritapauksissa, kun kuvanlaatu ei ole niin kriittinen. Vastaava lisäys voidaan tehdä tietokoneella kuvan jälkikäsittelyn aikana.

Digitaalisen zoomin olemus on melko yksinkertainen. Kameran tai tietokoneen prosessori laskee, mitä väripikseleitä kuvaan lisätään ja mihin paikkoihin suurennettaessa. Kuvanlaadun heikkenemisen ongelmana on, että anturi ei hyväksynyt näitä uusia pikseleitä, koska niitä ei ollut alkuperäisessä kuvassa.

P.S. Jos tästä artikkelista oli sinulle hyötyä, jaa se ystäviesi kanssa sosiaalisissa verkostoissa! Voit tehdä tämän napsauttamalla alla olevia painikkeita ja jättämällä kommenttisi!

Tarkastellaan nyt toista tapausta, jolla on suuri käytännön merkitys. Suurimmalla osalla käyttämistämme objektiiveista ei ole yksi, vaan kaksi käyttöliittymää. Mihin tämä johtaa? Olkoon lasilinssi, jota rajaavat erilaiset kaarevuuspinnat (kuva 27.5). Harkitse ongelmaa valonsäteen fokusoinnissa pisteestä O pisteeseen O'. Kuinka tehdä se? Ensin käytämme kaavaa (27.3) ensimmäiselle pinnalle, unohtaen toisen pinnan. Tämän avulla voimme todeta, että pisteessä O säteilevä valo näyttää konvergoivan tai hajoavan (polttovälin merkistä riippuen) jostain muusta pisteestä, esimerkiksi O':sta. Ratkaisemme nyt ongelman toisen osan. Lasin ja ilman välissä on toinen pinta, ja säteet lähestyvät sitä ja suppenevat pisteeseen O'. Missä he todella tapaavat? Käytetään samaa kaavaa uudelleen! Huomaamme, että ne suppenevat pisteeseen O. Tällä tavalla on mahdollista kulkea tarvittaessa 75 pinnan läpi soveltaen peräkkäin samaa kaavaa ja siirtymällä pinnalta toiselle!

On vielä monimutkaisempia kaavoja, jotka voivat auttaa meitä niissä harvoissa elämämme tapauksissa, joissa meidän on jostain syystä jäljitettävä valon polku viiden pinnan läpi. Jos kuitenkin todella tarvitsee, on parempi käydä läpi viisi pintaa peräkkäin kuin opetella ulkoa joukko kaavoja, sillä voi käydä niin, ettei pintojen kanssa tarvitse sotkea ollenkaan!

Joka tapauksessa laskentaperiaate on seuraava: kulkiessamme yhden pinnan läpi löydämme uuden sijainnin, uuden tarkennuspisteen ja pidämme sitä lähteenä seuraavalle

pinnat jne. Usein järjestelmissä on useita lasityyppejä, joilla on erilaiset indikaattorit n 1, n 2, ...; siksi ongelman tiettyä ratkaisua varten meidän on yleistettävä kaava (27.3) kahden eri eksponentin n 1 , n 2 tapaukselle. On helppo osoittaa, että yleistetyllä yhtälöllä (27.3) on muoto

Tilanne on erityisen yksinkertainen, kun pinnat ovat lähellä toisiaan ja rajallisesta paksuudesta johtuvat virheet voidaan jättää huomiotta. Harkitse kuvassa näkyvää linssiä. 27.6, ja esitämme seuraavan kysymyksen: mitkä ehdot linssin on täytettävä, jotta säde O:sta fokusoituisi O':hen? Anna valon kulkea täsmälleen linssin reunan läpi pisteessä P. Silloin (jättämättä väliaikaisesti huomioimatta linssin T paksuus taitekerroin n 2) ylimääräinen aika matkalla ORO' on yhtä suuri kuin (n 1 h 2 / 2s) + (n 1 h 2/2s') . Matka-ajan OPO' ja suoran reitin ajan tasaamiseksi tulee linssin keskellä olla sellainen paksuus T, että se viivyttää valoa vaaditun ajan. Siksi linssin paksuuden T tulee tyydyttää suhde

On myös mahdollista ilmaista T molempien pintojen R1 ja R2 säteinä. Ottaen huomioon ehto 3 (annettu sivulla 27), löydämme tapaukselle R 1< R 2 (выпуклая линза)

Täältä pääsemme vihdoin

Huomaa, että kuten ennenkin, kun yksi piste on äärettömässä, toinen sijaitsee etäisyydellä, jota kutsumme polttoväliksi f. F:n arvo määräytyy yhtälön perusteella

missä n \u003d n 2 / n 1.

Päinvastaisessa tapauksessa, kun s menee äärettömään, s' päätyy polttovälille f'. Objektiivimme polttovälit ovat samat. (Tässä kohtaamme toisen yleissäännön erikoistapauksen, jonka mukaan polttovälien suhde on yhtä suuri kuin niiden kahden väliaineen taitekertoimien suhde, joihin säteet kohdistuvat. Optisessa järjestelmässämme molemmat indikaattorit ovat samat ja siksi polttovälit ovat yhtä suuret.)

Unohdetaan hetkeksi polttovälin kaava. etäisyydet. Jos ostit objektiivin, jonka kaarevuussäteet ovat tuntemattomia ja jolla on jonkinlainen taitekerroin, polttoväli voidaan yksinkertaisesti mitata fokusoimalla kaukaisesta lähteestä tulevat säteet. Tietäen f:n, on kätevämpää kirjoittaa kaavamme uudelleen välittömästi polttovälin suhteen

Katsotaan nyt kuinka tämä kaava toimii ja mitä siitä tulee eri tapauksissa. Ensinnäkin, jos toinen etäisyyksistä s ja s' on ääretön, toinen on yhtä suuri kuin f. Tämä ehto tarkoittaa, että yhdensuuntainen valonsäde on fokusoitu etäisyydelle f ja sitä voidaan käyttää käytännössä määrittämään f. On myös mielenkiintoista, että molemmat pisteet liikkuvat samaan suuntaan. Jos toinen menee oikealle, niin toinen liikkuu samaan suuntaan. Ja lopuksi, jos s ja s' ovat samat, niin kukin niistä on yhtä suuri kuin 2f.