Innehåll
- Linser och förstoringsfysik
- Den tunna linsekvationen och förstoringsgraden
- Det mänskliga ögat
- Förstoringsberäknare
Linser, både biologiska och syntetiska, är underverk av optisk fysik som utnyttjar förmågan hos vissa medier att bryta eller böja ljusstrålar. De finns i två grundformer: konvex eller böjd utåt och konkav eller böjd inåt. Ett av deras huvudsakliga syften är att förstora bilder eller få dem att se större ut än de faktiskt är.
Linser finns i teleskop, mikroskop, kikare och andra optiska instrument, tillsammans med i ditt eget öga. Forskare och studenter har ett antal enkla algebraiska ekvationer till sitt förfogande för att relatera fysiska dimensioner och form av en lins till dess effekter på ljusstrålarna som passerar genom den.
Linser och förstoringsfysik
De flesta "konstgjorda" linser är gjorda av glas. Anledningen till att linser bryter ljus är att när ljusstrålar rör sig från en medium (t.ex. luft, vatten eller annat fysiskt material) till ett annat, deras hastighet förändras mycket lätt och strålarna ändrar kursen som ett resultat.
När ljusstrålar kommer in i en dubbel konvex lins (det vill säga en som ser ut som en platt oval från sidan) i en riktning vinkelrätt mot linsytan bryts strålarna närmast varje kant kraftigt mot mitten, först när de kommer in i linsen och igen när du lämnar. De närmare mitten är böjda mindre, och de som passerar vinkelrätt genom mitten bryts inte alls. Resultatet är att alla dessa strålar konvergerar vid en brännpunkt (F) en distans f från linsens mitt.
Den tunna linsekvationen och förstoringsgraden
Bilder som produceras av linser och speglar kan vara antingen verklig (dvs. projiceras på en skärm) eller virtuell (dvs inte projicerbar). Genom konvention, värdena på avstånd för verkliga bilder (jag) från linsen är positiva, medan de för virtuella bilder är negativa. Objektets avstånd från linsen (o) är alltid positivt.
Konvexa (konvergerande) linser ger verkliga bilder och är associerade med ett positivt värde på fmedan konkava (divergerande) linser producerar virtuella bilder och är associerade med ett negativt värde på f.
Brännvidden f, objektavstånd o och bildavstånd jag är relaterade av tunn linsekvation:
Frac {1} {o} + frac {1} {i} = frac {1} {f}Medan förstoringsformeln eller förstoringsförhållande (m) relaterar höjden på bilden som produceras av linsen till objektets höjd:
m = frac {-i} {o}Kom ihåg, jag är negativt för virtuella bilder.
Det mänskliga ögat
Linserna i dina ögon fungerar som konvergerande linser.
Som du kan förutsäga baserat på vad du redan har läst är dina ögonlinser konvexa på båda sidor. Utan att dina linser är både konvexa och flexibla skulle ljus som passerar in i dina ögon tolkas mycket mer hektiskt av din hjärna än vad det faktiskt är, och människor skulle ha fruktansvärda svårigheter att navigera i världen (och förmodligen skulle inte ha överlevt att surfa på internet för vetenskap information).
Ljus kommer först in i ögat genom hornhinnan, det utbuktande ytterskiktet på framsidan av ögongloben. Den passerar sedan genom eleven, vars diameter kan regleras av små muskler. Linsen är bakom eleven. Den del av ögat som bilden bildas på, som är på insidan av ögongulens nedre bakre del, kallas näthinnan. Visuell information överförs från näthinnan till hjärnan via optiska nerver.
Förstoringsberäknare
Du kan hitta webbplatser som hjälper dig med några av dessa problem när du har blivit bekväm med grundfysiken genom att arbeta igenom några på egen hand. Huvudtanken är att förstå hur de olika komponenterna i linsekvationen relaterar till varandra och varför förändringar i variablerna ger verkliga effekter som de gör.
Ett exempel på ett sådant onlineverktyg ges i resurserna.