Геометрическая оптика. Преломление света в линзах
Простейший случай центрированной системы, состоящей всего из двух сферических поверхностей, отделяющих какой-либо прозрачный, хорошо преломляющий материал от окружающей среды, имеет очень большое значение. Такая система представляет собой линзу и играет важную роль во многих оптических приборах.
Линза называется тонкой, если расстояние между вершинами сферических поверхностей, ограничивающих ее, мало по сравнению с радиусами кривизны поверхностей. Для тонкой линзы можно считать вершины преломляющих поверхностей совпадающими в одной точке, которая носит название оптического центра линзы. Любой параксиальный луч, проходящий через точку оптического центра, практически не испытывает преломления. Действительно, для таких лучей участки обеих поверхностей линзы можно считать параллельными, так что луч, проходя через них, не меняет направления, но лишь смещается параллельно самому себе (преломление в плоскопараллельной пластинке), а так как толщиной линзы можно пренебречь, то смещение это ничтожно и луч практически проходит без преломления. Луч, проходящий через центр, называется осью линзы. Та из осей, которая проходит через центры кривизны обеих поверхностей, называется главной , остальные - побочными .
В зависимости от типа инструмента мы можем выбирать между измерением рефракционных дефектов, кератометрией, пахиметрией и внутриглазным давлением или аберометрией. В противном случае: измерение диоптрии и других параметров глаз. Определение преломления.
В оптическом смысле рефракции измеряется диоптрий пациента. Физическая рефракция означает изгиб светового пучка на границе двух оптических сред. Человеческий глаз - это система более таких сред, но передняя часть и объектив являются основными факторами яркости света. Если луч света ломается над этими частями глаза правильно по длине, соответствующей длине глаза, зрение становится резким, изображение отображается непосредственно на сетчатке, вам не нужны очки или контактные линзы.
Выражение, связывающее положение предмета и его изображения в линзе (формула линзы ) может быть выведена, если рассматривать два последовательных преломления лучей на каждой из границ раздела (рис. 2.8). Первая (по ходу луча) преломляющая поверхность дает изображение предмета А в точке С, которое, в свою очередь, является предметом для второй по ходу луча поверхности. Окончательное изображение предмета А в линзе - точка В. Представленное ниже выражение было получено при тех же ограничениях, которые мы ввели при преломлении на одной сферической границе раздела сред. Условия: гомоцентричность пучков, стигматичность изображений, параксиальность и правило знаков . Главные плоскости тонкой линзы совпадают и проходят перпендикулярно главной оптической оси в оптическом центре, поэтому расстояния от предмета и изображения отсчитываются от оптического центра линзы (а 1 и а 2). Показатель преломления линзы обозначим n л, показатель преломления однородной среды, в которой (будем считать) находится линза – n ср. R 1 – радиус кривизны первой по ходу луча сферической преломляющей поверхности, R 2 радиус второй. В этом случае формула линзы будет иметь вид:
(2.12)
Выражение позволяет однозначно определить положение изображения, если задано положение предмета. Правая часть равенства не зависит от положения предмета и его изображения и определяется только свойствами самой оптической системы. Первая скобка (n л – n ср) определяет физические параметры системы, а (1/R 1 – 1/R 2) – геометрические. По аналогии с формулой сферической преломляющей поверхности, правая часть выражения (2.12) названа оптической силой тонкой линзы:
Однако, если преломление пучка непропорционально длине вашего глаза, у вас есть рефракционный или визуальный дефект. Преломляющие дефекты включают дальнозоркость, близорукость и астигматизм. Эти визуальные дефекты и значения для их коррекции могут быть определены рефрактометром или с использованием.
Преломление определяется в два этапа: во-первых, так называемая объективная рефракция, когда пациент смотрит на рефрактометр, и устройство печатает измеренные значения диоптрий и другие параметры. Затем субъективное преломление, когда измеренные значения испытываются непосредственно тестирующими щетинками с очками в соответствующих параметрах на пациенте с использованием оптики, и в соответствии с реакциями пациента эксперт будет знать, когда видение хорошего качества.
Легко показать, что оптическая сила тонкой линзы по сути есть сумма оптических сил ее поверхностей. Действительно:
Измеряется оптическая сила линзы в диоптриях (дптр ). 1 дптр - это оптическая сила линзы, находящейся в воздухе, имеющей фокусное расстояние в 1 метр .
Линза называется собирающей (положительной ), если D > 0; рассеивающей (отрицательной ), если D < 0. В случае линзы представленной на рис. 2.9: R 1 > 0, а R 2 < 0, тогда и оптическая сила такой линзы D > 0, если n л > n ср. Таким образом, знак оптической силы линзы определяется ее геометрическими параметрами и соотношением показателей преломления сред.
Страницы и статьи, содержащие термин
Ношение контактных линз летом приносит ряд преимуществ. По сравнению с классическими очками контактные линзы обеспечивают точную визуальную коррекцию в поле зрения. Вы также можете комбинировать их с солнцезащитными очками, не приобретая тонированное диоптрическое стекло. Особенно в летних видах спорта, попрошайничество на пляже и отдых будут оценены.
Преломление или визуальный осмотр будут выполняться во время ожидания. Мы также предлагаем скидки через медицинские страховые компании, но будьте осторожны, ваш рецепт на очки составляет всего 90 дней. Глаз работает по принципу светопреломления. Он изменяет направление проходящих через него лучей. Ретропный глаз, то есть тот, который не имеет какого-либо окулярного дефекта, создает изображение наблюдаемых объектов на сетчатке. Если изображение происходит за пределами сетчатки, то это аметропический глаз.
На рис. 2.10 представлены линзы различной конфигурации. Если n л > n ср, то линзы под номерами 1, 2, 3 являются положительными, а под номерами 4, 5, 6 - отрицательными, если же n л < n ср, то наоборот.
 |
Рассматривая тонкую линзу, находящуюся в однородной среде, можно ввести величины
, (2.14)
Мы различаем эти аметропии. Миопия гиперметропии. . Это окулярный дефект, когда отдаленные объекты воспринимают размытие наблюдателя. Расстояние, на которое указывает миоп, короче, чем меньше близорукость. Причиной является диспропорция длины глаза и перелома его оптического аппарата. Перед сетчаткой создается четкое изображение, а сетчатка создает размытое изображение. Миопия корректируется с помощью минусовых очковых линз с помощью так называемых рассеивателей. Этот объектив сильнее по краям, чем посередине.
Чем выше близорукость, тем сильнее линза. Этот дефект чаще всего вызван различными кривизнами роговицы. Лучи, проникающие в глаз, не создают одного фокуса, а две перпендикулярные оси на разных расстояниях. Астигматизм может сочетаться с другими дефектами глаза. Астигматизм корректируется с помощью торических очковых линз.
определяющие положения точек главных фокусов этой оптической системы. Они получены по аналогии с фокусными расстояниями сферической преломляющей поверхности и, как видно, имеют разные знаки. Таким образом, точки фокусов лежат по разные стороны от линзы (точка первого фокуса - перед линзой, точка второго фокуса - за линзой по ходу луча), но равны по абсолютной величине. Поэтому иногда, используя физический жаргон, говорят о «фокусе» линзы (одном фокусном расстоянии).
Это окулярный дефект, когда наблюдатель плохо видит не только вблизи, но и удаленно. В большинстве случаев он способен фокусироваться удаленно, но он зависит только от использования его собственного размещения. Это приводит к значительному напряжению глаз и усталости. Гиперметропический глаз слишком короткий, а резкое изображение формируется за сетчаткой, а сетчатка размыта. Гиперметропия часто сопровождается слюной, которую нужно быстро удалить, чтобы предотвратить появление тупости. Гиперметропикоригия с плюшевыми очками с так называемыми муфтами.
Пример
построения изображения в тонкой линзе представлен на рис. 2.11. Здесь
собирающая (положительная) линза строит действительное, перевернутое и
уменьшенное изображение y
¢ предмета y
. Линейное (поперечное)
увеличение, даваемое тонкой линзой, рассчитывается точно так же, как и для
одной поверхности:
Эти линзы сильнее в центре, чем на краю. Чем выше ошибка диоптрий, тем сильнее линза. С пожилым возрастом открывается эластичность объектива. Это значительно снижает возможность его размещения. Внешнюю речь трудно читать и работать рядом. Если у вас короткие руки во время чтения, это симптом, начинающийся с пресбиопии.
Видение - наша самая важная цель, потому что она предоставляет нам более 80% информации. Визуальное развитие - очень сложный процесс, который проходит через несколько этапов. На этот процесс влияют переломы роговицы и хрусталика, глубина передней камеры и глаз передней длины. Это значения, которые определяют преломление глаза.
. (2.15)
Аналогично вышеизложенному, найдем, что для перевернутых действительных изображений увеличение отрицательно, а для прямых мнимых V > 0.
Величина и знак линейного увеличения для одной и той же линзы зависят от расположения предмета. Если предмет расположен за двойным фокусом собирающей линзы (рис. 2.12а), то его изображение оказывается действительным, перевернутым и уменьшенным.
Преломление глаз изменяется в течение жизни, особенно в первые месяцы и годы развития ребенка, и остается неизменным даже после окончания роста тела около 20 лет. Это физиологические изменения, они имеют медленное прогрессирование, и любое внезапное изменение может указывать на болезненную причину.
Преломление глаза выражает соотношение между длиной глаза и оптической силой его хрупкой окружающей среды. Если параллельные лучи, попадающие в глаз после рефракции, сходятся на сетчатке, мы называем это условие как эметропию, но если параллельные лучи после перелома сходятся вне сетчатки, мы называем это условие как аметропию. Затем аметропический глаз имеет некоторые дефекты преломления.
 |
Если предмет находится в точке двойного фокуса, то изображение становится равным, оставаясь действительным и перевернутым (рис. 2.12б). При дальнейшем приближении предмета к линзе изображение постепенно отдаляется, увеличиваясь в размерах, а при достижении предметом передней фокальной плоскости – переносится в бесконечность (рис. 2.12в, г).
Расположение предмета между фокусом и линзой приводит к формированию мнимого, прямого, увеличенного изображения (случай увеличительного стекла или лупы, рис. 2.12д).
Следовательно, дефект рефракции является условием, когда существует дисбаланс между ломанием глаза и его длиной. Дефектные дефекты преимущественно осевые, где передняя длина глаза меньше или больше из-за перелома оптической среды. Меньше дефектов преломления кривизны, когда кривизна поверхностей преломления слишком мала или слишком велика. Имеются также дефекты индекса, где более высокий показатель преломления линзы вызывает близорукость и более низкий показатель преломления гиперметропии. Дефекты преломления можно разделить на небольшие и большие.
Отрицательная (рассеивающая) линза характеризуется существенно меньшей вариативностью формируемых изображений: при любом расположении предмета изображение получается мнимым, прямым и уменьшенным (рис. 2.12е).
Если есть оптическая система, состоящая из нескольких сложенных вместе тонких линз, находящихся в однородной среде (n ср), то для определения фокусного расстояния такой системы можно воспользоваться выражением
Малые рефракционные дефекты корректируются сами по себе, с помощью наших собственных усилий эта деятельность непреднамеренно. Это постоянное усилие может привести к трудностям, которые мы называем астенопическими проблемами. Причиной этих проблем является не только рефракционный дефект, но и постоянные усилия по его исправлению.
Астенопические проблемы: визуальные - они появляются с размытым, туманным или даже двойным зрением, особенно при усталости или в плохом свете - проявляются с покраснением глаза, болезненностью, чувством инородного тела, жжением, аномальным - проявляется головной болью.
, (2.16)
где D сист определяется как сумма оптических сил каждой линзы в отдельности, рассчитанных для той среды, в которой находится сама система.
Преломление света - изменение направления распространения оптического излучения (света) при его прохождении через границу раздела двух сред.
Малые дефекты рефракции корректируются только в случае астенопических проблем, и после коррекции эти проблемы исчезают. Большие рефракционные дефекты не могут быть исправлены с повышенным усилием, сопровождающимся уменьшением остроты зрения, поэтому эти дефекты должны быть исправлены с помощью коррекционного средства, такого как очки или контактные линзы.
Выбор объектива - после операции без очков
Если вы хотите удалить очки и не возражаете против своих очков для чтения, вы можете выбирать между монофокальными внутриглазными линзами. На рынке есть целый ряд, они сферические и асферические, с синими светофильтрами и без этих фильтров. Асферические линзы с синим фильтром отлично подходят для водителя. Эти линзы очень хорошо переносятся и быстро адаптируются к ним. Если вы не хотите использовать очки для большинства действий, вам нужно выбрать мультифокальный объектив. На рынке есть два варианта - бифокальные и трифокальные линзы.
Законы преломления света:
1) Луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точку падения к границе раздела двух сред, лежат в одной плоскости.
2) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данной пары сред. Эта постоянная называется показателем преломления n 21 второй среды относительно первой:
Эти линзы имеют фокус на расстоянии, вблизи и даже на среднем расстоянии. Последние три года были трифокальными линзами - у них три определенных вспышки - на расстоянии, вблизи и очень важном среднем диапазоне. Они все еще самые дорогие, но опыт с ними превосходный. Если у вас астигматизм, это не проблема, чтобы решить этот дефект с помощью так называемой торической линзы. На рынке доступны как монофокальные торические, так и многофокальные торические линзы. Наш опыт показывает, что астигматизм с интраокулярной линзой очень полезен, в результате зрение значительно острее.
Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления n 21 =n 2 /n 1
Абсолютным показателем преломления среды называется величина n, равная отношению скорости с электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости v в среде n=c/v
3) Луч света, падающий на поверхность раздела двух сред перпендикулярно поверхности, проходит в другую среду, не преломляясь.
Расчет объектива немного сложнее. Объектив выполнен на заказ - это около 1 месяца, чтобы дождаться доставки до операции. Каждый стакан тщательно отбирается и изготавливается вручную в соответствии с пожеланиями и потребностями клиента. По индивидуальному подходу мы исключаем массовое производство.
Уже давно первые очки видели свет в мире. Немного раньше, чем кто-то увидел красоту мира с первыми очками. С тех пор первое знакомство на встрече двух людей - это не просто глаза, но и очки. Только тогда мы оцениваем платья и обувь. Каждый из этих брендов - это концепция моды, традиций, дизайна, материалов и инноваций. Для нас большая честь сотрудничать с ними.
4) Падающий и преломленный лучи обратимы: если падающий луч направить по пути преломленного луча, то преломленный луч пойдет по пути падающего луча.
Полное внутреннее отражение - отражение света на поверхности раздела двух прозрачных веществ, не сопровождаемое преломлением. Полное внутреннее отражение происходит при падении пучка света на поверхность, отделяющую данную среду от другой, оптически менее плотной среды, когда угол падения больше предельного угла преломления.
Фаза правильной коррекции
Их более чем двадцатилетний профессиональный опыт и непрерывное образование делают их абсолютным лидером чешской оптометрии. На этом этапе мы уточняем значения, измеренные устройством, и адаптируем их к субъективным ощущениям клиента. Оптимизируя, мы достигаем правильной глубины резкости и естественного восприятия цвета полученного изображения. Диагностика бинокулярного зрения. Во многих случаях не доходят лучи света в глазу точки зрения наилучшего и глазодвигательных мышц делает его коррекция, которая не является естественным. Это усугубляет оценку расстояния, скорость реакции и, следовательно, общую концентрацию организма.
- Объективное определение рефракции авторефрактометром.
- Результат является только показательным и не может использоваться в очках.
- Анализ и модуляция тонких отклонений субъективными методами.
Ход лучей в линзе .
Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой
линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой .
Линзы бывают собирающими и рассеивающими. Собирающие (положительные) линзы - это линзы, преобразующие пучок параллельных лучей в сходящийся. Рассеивающие (отрицательные) линзы - это линзы, преобразующие пучок параллельных лучей в расходящийся. Линзы, у которых середины толще чем края - собирающие, а у которых толще края - рассеивающие.
Вы можете купить все типы линз. Уменьшено При использовании материала показателя преломления линза становится тоньше и легче. Проблема в том, что под красивыми солнечными очками вы должны носить контактные линзы, потому что вы не можете видеть их через них. Самокрашивание По своей окраске они постоянно приспосабливаются к условиям освещения. Поляризация предотвратит нежелательные вспышки света, отраженного на спортивные очки спортивные очки песок специальные линзы с диоптриями, соответствующими фильтрами и цветов. Эти линзы будут иметь те же параметры, что и оригинал. В темноте комната бледнеет. . Все очковые линзы.
Прямая, проходящая через центры кривизны O1 и O2 сферических поверхностей, называется главной оптической осью линзы . В случае тонких линз приближенно можно считать, что главная оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, которую принято называть оптическим центром линзы O . Луч света проходит через оптический центр линзы, не отклоняясь от первоначального направления. Все прямые, проходящие через оптический центр, называются побочными оптическими осями.
Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. У тонкой линзы имеются два главных фокуса, расположенных симметрично на главной оптической оси относительно линзы. У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые. Пучки лучей, параллельных одной из побочных оптических осей, после прохождения через линзу также фокусируются в точку F", которая расположена при пересечении побочной оси с фокальной плоскостью Ф, то есть плоскостью, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главный фокус. Расстояние между оптическим центром линзы O и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначаетcя той же буквой F. У собирающей линзы считают F > 0, у рассеивающей F < 0.
Величину D, обратную фокусному расстоянию, называют оптической силой линзы. Единицей измерения оптической силы в СИ является диоптрия (дптр).
Ход лучей в линзах
Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми или перевернутыми, действительными или мнимыми, увеличенными или уменьшенными.
Положение изображения и его характер можно определить с помощью геометрических построений. Для этого используют свойства некоторых стандартных лучей (замечательных лучей), ход которых известен. Это лучи, проходящие через оптический центр или один из фокусов линзы, а также лучи, параллельные главной или одной из побочных оптических осей. Построение изображения в тонкой линзе:
1. Луч, параллельный главной оптической оси, проходит через точку главного фокуса.
2. Луч, параллельный побочной оптической оси, проходит через побочный фокус (точку на побочной оптической оси).
3. Луч, проходящий через оптический центр линзы, не преломляется.
4. Действительное изображение - пересечение лучей. Мнимое изображение - пересечение продолжений лучей
Собирающая линза
1. Если предмет располагается за двойным фокусом.
Чтобы построить изображение предмета, нужно пустить два луча. Первый луч проходит из верхней точки предмета параллельно главной оптической оси. На линзе луч преломляется и проходит через точку фокуса. Второй луч необходимо направить из верхней точки предмета через оптический центр линзы, он пройдет, не преломившись. На пересечении двух лучей ставим точку А’. Это и будет изображение верхней точки предмета. Точно так же строится изображение нижней точки предмета. В результате построения получается уменьшенное, перевернутое, действительное изображение.
2.Если предмет располагается в точке двойного фокуса.
Для построения необходимо использовать два луча. Первый луч проходит из верхней точки предмета параллельно главной оптической оси. На линзе луч преломляется и проходит через точку фокуса. Второй луч необходимо направить из верхней точки предмета через оптический центр линзы, он пройдет через линзу, не преломившись. На пересечении двух лучей ставим точку А1. Это и будет изображение верхней точки предмета. Точно так же строится изображение нижней точки предмета. В результате построения получается изображение, высота которого совпадает с высотой предмета. Изображение является перевернутым и действительным
3. Если предмет располагается в пространстве между фокусом и двойным фокусом
Для построения необходимо использовать два луча. Первый луч проходит из верхней точки предмета параллельно главной оптической оси. На линзе луч преломляется и проходит через точку фокуса. Второй луч необходимо направить из верхней точки предмета через оптический центр линзы. Через линзу он проходит, не преломившись. На пересечении двух лучей ставим точку А’. Это и будет изображение верхней точки предмета. Точно так же строится изображение нижней точки предмета. В результате построения получается увеличенное, перевернутое, действительное изображение
Рассеивающая линза
Предмет располагается перед рассеивающей линзой.
Для построения необходимо использовать два луча. Первый луч проходит из верхней точки предмета параллельно главной оптической оси. На линзе луч преломляется таким образом, что продолжение этого луча пойдет в фокус. А второй луч, который проходит через оптический центр, пересекает продолжение первого луча в точке А’, – это и будет изображение верхней точки предмета.Таким же образом строится изображение нижней точки предмета. В результате получается прямое, уменьшенное, мнимое изображение. При перемещении предмета относительно рассеивающей линзы всегда получается прямое, уменьшенное, мнимое изображение. При перемещении предмета относительно рассеивающей линзы всегда получается прямое, уменьшенное, мнимое изображение.
Положение изображения и его характер (действительное или мнимое) можно также рассчитать с помощью
формулы тонкой линзы. Если расстояние от предмета до линзы обозначить через d, а расстояние от линзы до изображения через f, то формулу тонкой линзы можно записать в виде:
Величины d и f также подчиняются определенному правилу знаков: d > 0 и f > 0 – для действительных предметов
(то есть реальных источников света, а не продолжений лучей, сходящихся за линзой) и изображений; d < 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
- Инициативы по благоустройству района Как выяснилось в ходе очередного детского опроса, в лучшем городе есть две беды, обе от изобилия от изобилия ям на дорогах и мусора на улицах
- Комплексно-тематическое планирование «День Победы»
- Понятия поведения, мораль, нравственность
- Когда интернет становится средством незаконного обогащения?
- Закуп и откуп в магии Закуп в магии
- Обработка сложных событий с помощью цепочек Выстраивать по цепочке образы событий
- Возбудимость нервной системы
- Виды и строение мышц человека
- Причины возникновения зевоты у людей и способы избавления
- Значение и роль жирорастворимых витаминов для организма человека Жирорастворимые витамины их роль
- Хлористый калий (хлорид калия)
- Город Улан-Удэ: население
- Масленица в году где будет праздноваться
- Как в башкирии зарождается протест и кто за этим стоитаналитика Заявление РОО «Конгресс Башкирского народа»
- Карельская кухня – калитки, уха на молоке и дары леса Карельская уха
- Татарский речевой этикет Полезные фразы на ты на татарском
- Как будет слово "спасибо" на разных языках мира?
- §4. Липиды. Углеводы. Строение и функции углеводов и липидов Углеводы и липиды у растений
- Физические явления: броуновское движение
- Язык как социальное явление