Konvergerande linsegenskaper, typer och löst träning

2982
Charles McCarthy

De konvergerande linser De är de som är tjockare i den centrala delen och tunnare i kanterna. Som en konsekvens koncentrerar (konvergerar) de ljusstrålarna som faller på dem parallellt med huvudaxeln vid en enda punkt. Denna punkt kallas fokus, eller bildfokus, och representeras av bokstaven F. Konvergerande eller positiva linser bildar det som kallas riktiga bilder av objekt..

Ett typiskt exempel på en konvergerande lins är ett förstoringsglas. Det är dock vanligt att hitta denna typ av lins i mycket mer komplexa enheter som mikroskop eller teleskop. Faktum är att ett grundläggande sammansatt mikroskop består av två konvergerande linser som har en liten brännvidd. Dessa linser kallas objektiv och okulär.

Förstoringsglas, en konvergerande lins. 

Konvergerande linser används i optik för olika applikationer, även om det kanske är mest känt att korrigera synfel. Således är de indikerade för att behandla hyperopi, presbyopi och även vissa typer av astigmatism såsom hyperopisk astigmatism..

Artikelindex

  • 1 Funktioner
  • 2 Konvergerande linselement
  • 3 Bildbildning i konvergerande linser
  • 4 typer av konvergerande linser
  • 5 Skillnad med avvikande linser
  • 6 Gaussiska ekvationer av tunna linser och förstoring av en lins
    • 6.1 Gaussisk ekvation
    • 6.2 Förstora en lins
  • 7 Övningen löst
  • 8 Referenser 

Egenskaper

Konvergerande lins. Chetvorno [CC0]

Konvergerande linser har ett antal definierande egenskaper. I vilket fall som helst är den kanske viktigaste den som vi redan har avancerat i dess definition. Således kännetecknas konvergerande linser av att varje stråle som faller på dem i fokus riktas parallellt med huvudaxeln.

Dessutom bryts varje infallande stråle som passerar fokus parallellt med linsens optiska axel..

Konvergerande linselement

För sin studie är det viktigt att veta vilka element som utgör linser i allmänhet och konvergerande linser i synnerhet..

I allmänhet kallas det det optiska centrumet för en lins till den punkt där varje stråle som passerar genom den inte upplever någon avvikelse..

Huvudaxeln är linjen som ansluter sig till det optiska centrumet och huvudfokuset, som vi redan har kommenterat, representeras av bokstaven F.

Huvudfokus är den punkt där alla strålar som träffar linsen är parallella med huvudaxeln..

Brännvidden är avståndet mellan det optiska centrumet och fokus..

Krökningscentra definieras som centrum för sfärerna som skapar linsen; krökningsradierna är radierna för de sfärer som ger upphov till linsen.

Och slutligen kallas linsens centrala plan det optiska planet..

Bildbildning i konvergerande linser

När det gäller bildande av bilder i konvergerande linser måste en serie grundläggande regler beaktas, vilka förklaras nedan..

Om strålen träffar linsen parallellt med axeln konvergerar den växande strålen på bildfokus. Omvänt, om en infallande stråle passerar genom objektets fokus, kommer strålen fram i en riktning parallell med axeln. Slutligen bryts strålarna som passerar genom det optiska centrumet utan att uppleva någon form av avböjning..

Som en konsekvens kan följande situationer uppstå i en konvergerande lins:

- Att objektet är beläget i förhållande till det optiska planet på ett avstånd större än två gånger brännvidden. I det här fallet är den producerade bilden verklig, inverterad och mindre än objektet..

- Att objektet är beläget på ett avstånd från det optiska planet lika med två gånger brännvidden. När detta händer är bilden som erhålls en riktig bild, inverterad och samma storlek som objektet.

- Att objektet ligger på ett avstånd från det optiska planet mellan en och två gånger brännvidden. Sedan produceras en bild som är verklig, inverterad och större än originalobjektet..

- Att objektet är beläget på ett avstånd från det optiska planet som är mindre än brännvidden. I så fall blir bilden virtuell, direkt och större än objektet.

Typer av konvergerande linser

Det finns tre olika typer av konvergerande linser: bikonvexa linser, plano-konvexa linser och konkava-konvexa linser..

Som namnet antyder består bikonvexa linser av två konvexa ytor. Konvexa plan har under tiden en plan och en konvex yta. Och slutligen består konkava konvexa linser av en något konkav och en konvex yta..

Skillnad med avvikande linser

Konvergerande lins. Fir0002 (diskussion) (Uppladdningar) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Divergerande linser skiljer sig å andra sidan från konvergerande linser genom att tjockleken minskar från kanterna mot mitten. Således, i motsats till vad som hände med konvergerande linser, separeras ljusstrålarna som slår parallellt med huvudaxeln i denna typ av linser. På detta sätt bildar de så kallade virtuella bilder av objekt.

I optik används divergerande eller negativa linser, som de också är kända, främst för att korrigera närsynthet.

Gaussiska ekvationer av tunna linser och förstoring av en lins

I allmänhet är den typ av linser som studeras vad som kallas tunna linser. Dessa definieras som de som har en liten tjocklek jämfört med krökningsradierna på de ytor som begränsar dem.

Denna typ av lins kan studeras med Gauss-ekvationen och med ekvationen som gör det möjligt att bestämma förstoring av en lins.

Gauss ekvation

Den Gaussiska ekvationen för tunna linser kan användas för att lösa en mängd problem i grundläggande optik. Därav dess stora betydelse. Dess uttryck är följande:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Där 1 / f är vad som kallas linsens kraft och f är brännvidden eller avståndet från det optiska centrumet till fokus F. Måttenheten för linsens effekt är dioptern (D), där 1 D = 1 m-1. Å andra sidan är p och q respektive avståndet på vilket ett objekt ligger och avståndet på vilket dess bild observeras.

Förstoring av en lins

Den laterala förstoringen av en tunn lins erhålls med följande uttryck:

M = - q / p

Där M är förstoringen. Från värdets ökning kan ett antal konsekvenser härledas:

Ja | M | > 1, bildens storlek är större än objektets

Ja | M | < 1, el tamaño de la imagen es menor que el del objeto

Om M> 0 är bilden rätt och på samma sida av linsen som objektet (virtuell bild)

Ja M < 0, la imagen está invertida y en el lado contrario que el objeto (imagen real)

Övningen löst

En kropp ligger en meter från en konvergerande lins, som har en brännvidd på 0,5 meter. Hur kommer kroppsbilden att se ut? Hur långt bort kommer du att vara?

Vi har följande data: p = 1 m; f = 0,5 m.

Vi ansluter dessa värden till den Gaussiska ekvationen för tunna linser:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Och följande kvarstår:

1 / 0,5 = 1 + 1 / q; 2 = 1 + 1 / q

Vi isolerar 1 / q

1 / q = 1

För att sedan lösa för q och få:

q = 1

Därför ersätter vi i ekvationen förstoringen av en lins:

M = - q / p = -1 / 1 = -1

Därför är bilden verklig eftersom q> 0, inverterad eftersom M < 0 y de igual tamaño dado que el valor absoluto de M es 1. Por último, la imagen se encuentra a un metro de distancia del foco.

Referenser

  1. Ljus (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 18 mars 2019 från es.wikipedia.org.
  2. Lekner, John (1987). Teori om reflektion, om elektromagnetiska och partikelvågor. Springer.
  3. Ljus (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 20 mars 2019 från en.wikipedia.org.
  4. Lins (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 17 mars 2019 från es.wikipedia.org.
  5. Lins (optik). På Wikipedia. Hämtad den 19 mars 2019 från en.wikipedia.org.
  6. Hecht, Eugene (2002). Optik (4: e upplagan). Addison Wesley.
  7. Tipler, Paul Allen (1994). Fysisk. 3: e upplagan. Barcelona: Jag vände.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.