Ոսպնյակները թափանցիկ առարկաներ են, որոնք կարող են բեկել արևի լույսը: Դրանք հիմնականում պատրաստված են ապակուց։ «Ճեղքող լույս» բառերը վերաբերում են ընկնող լույսի ճառագայթների տարածման ուղղությունը փոխելու ունակությանը։ Եկեք դիտարկենք, թե ինչպես են պատկերները կառուցված բարակ ոսպնյակի մեջ:
Պատմական նախապատմություն
Առաջին ոսպնյակները, որոնք հայտնի էին հին հույներին և հռոմեացիներին, գնդաձև ապակե անոթներ էին, լցված ջրով: Ժամանակակից օպտիկական ակնոցների այս նախատիպերը օգտագործվել են կրակ վառելու համար։
Միայն 13-րդ դարի վերջում Եվրոպայում ստեղծվեց առաջին ապակե ոսպնյակը: Այդ ժամանակից ի վեր դրանց արտադրության գործընթացը առանձնապես չի փոխվել։ Միակ նորամուծությունը 17-րդ դարում Իսահակ Նյուտոնի կողմից խեժի օգտագործումն էր՝ օպտիկական առարկաների մակերեսները փայլեցնելու համար։
Օպտիկական ակնոցների հավաքում և ցրում
Բարակ ոսպնյակի մեջ պատկերների կառուցումը հեշտացնելու համար հաշվի առեք. Հարցն այն է, թե ինչ են օպտիկական ակնոցները: Ընդհանուր առմամբ, կան միայն երկու տեսակի ոսպնյակներ, որոնք տարբերվում են իրենց ձևով և լույսի հոսքը բեկելու ունակությամբ։ Առանձնացվում են հետևյալ տեսակները՝
- Կոնվերգենտ ոսպնյակներ. Այս տեսակն ունի իր կենտրոնական մասի հաստությունը ավելի մեծ, քան եզրերի հաստությունը: Ստացված պատկերը համընկնող ոսպնյակում ձևավորվում է դրա վրա ընկնող լույսի մյուս կողմում: Այս տեսակն ունի լույսը մեկ կետում հավաքելու ունակություն (դրական ֆոկուս):
- Շեղվող ոսպնյակներ: Նրանց կենտրոնական մասը եզրերից ավելի բարակ է։ Իր ձևի շնորհիվ այս օպտիկական ակնոցները ցրում են լույսի անկումը իրենց վրա, ինչը հանգեցնում է ոսպնյակի նույն կողմում պատկերի ձևավորմանը, երբ առարկայի ճառագայթներն ընկնում են դրա վրա: Ստեղծված պատկերը շատ ավելի փոքր է, քան իրական նյութը: Եթե այս օպտիկական ապակիով ցրված ճառագայթները շարունակվեն այնպես, որ որոշվի դրանց ծագումը, ապա կթվա, թե դրանք դուրս են գալիս դիմացի մի կետից։ Այս կետը կոչվում է կիզակետ, որը բացասական կամ երևակայական է տարբերվող ոսպնյակի համար:
Օպտիկական ակնոցների տարբեր ձևեր
Գոյություն ունեցող երկու տեսակի ոսպնյակներ կարելի է պատրաստել մի քանի եղանակով: Առանձնացվում են հետևյալ 6 ձևերը՝
- Երկուռուցիկ.
- Պլանո-ուռուցիկ.
- ուռուցիկ meniscus-ով (գոգավոր-ուռուցիկ).
- Երկկոնքավ.
- Պլանո-գոգավոր.
- Գոգավոր meniscus-ով (ուռուցիկ-գոգավոր).
ուռուցիկ ապակե տարրեր
Ոսպնյակի ֆիզիկան հասկանալու և ներկառուցվելու համարբարակ պատկերող ոսպնյակներ, անհրաժեշտ է իմանալ այս օպտիկական օբյեկտի հիմնական տարրերը: Թվարկենք դրանք՝
- Օպտիկական կենտրոնը (O) այն կետն է, որով լույսն անցնում է առանց բեկման:
- Հիմնական առանցքը ուղիղ գիծ է, որն անցնում է օպտիկական կենտրոնի կետով և հիմնական կիզակետով:
- Հիմնական կամ հիմնական կիզակետը (F) այն կետն է, որով անցնում են լույսի ճառագայթները կամ դրանց ընդարձակումները, եթե դրանք ընկնում են օպտիկական ապակու վրա՝ իր հիմնական առանցքին զուգահեռ:
- Օժանդակ առանցք - ցանկացած ուղիղ գիծ, որն անցնում է օպտիկական կենտրոնով:
- Կորի շառավիղները ոսպնյակը կազմող գնդերի երկու շառավիղներն են՝ R1 և R2:
- Կորության կենտրոններ - գնդերի երկու կենտրոններ, C1 և C2, որոնք կազմում են օպտիկական ապակու մակերեսները:
- Կիզակետային երկարություն (զ) - կիզակետային կետի և օպտիկական կենտրոնի միջև հեռավորությունը: Գոյություն ունի (f) արժեքի մեկ այլ սահմանում. սա օպտիկական ոսպնյակի կենտրոնից մինչև պատկերն ընկած հեռավորությունն է, որը տալիս է անսահման հեռու գտնվող օբյեկտ:
Օպտիկական հատկություններ
Անկախ նրանից՝ դա պարզ ուռուցիկ ապակի է, թե բարդ օպտիկական համակարգեր, որոնք առանձին ոսպնյակների հավաքածու են, դրանց օպտիկական հատկությունները կախված են երկու պարամետրից՝ կիզակետային երկարությունից և կիզակետային երկարության և ոսպնյակի տրամագծի հարաբերությունից:
Կիզակետային երկարությունը չափվում է երկու եղանակով՝
- Նորմալ հեռավորության միավորներով, ինչպիսիք են 10սմ, 1մ և այլն:
- Դիոպտրներում սա արժեք է, որը հակադարձ համեմատական է կիզակետային երկարությանը, որը չափվում է մետրերով:
Օրինակ, 1 դիոպտրի հզորությամբ օպտիկական ապակին ունի 1 մ կիզակետային երկարություն, մինչդեռ 2 դիոպտրի հզորությամբ ոսպնյակի կիզակետային երկարությունը կազմում է ընդամենը 0,5 մ:
Ոսպնյակի տրամագիծը և դրա կապը կիզակետային երկարության հետ որոշում է օպտիկական ապակու կարողությունը լույս հավաքելու կամ դրա լույսի ելքը:
Ոսպնյակով անցնող ճառագայթների հատկությունները
8-րդ դասարանի դպրոցներում բարակ ոսպնյակներով պատկերներ կառուցելը ֆիզիկայի կարևոր թեմաներից է: Այս պատկերները կառուցելու սովորելու համար պետք է իմանալ ոչ միայն հիմնական հասկացությունները և տարրերը, այլև օպտիկական ակտիվ օբյեկտի միջով անցնող որոշ ճառագայթների հատկությունները.
- Հիմնական առանցքին զուգահեռ անցնող ցանկացած ճառագայթ բեկվում է այնպես, որ կա՛մ այն անցնում է կիզակետով (համընկնող ոսպնյակի դեպքում), կա՛մ դրա երևակայական շարունակությունն անցնում է կիզակետով (այն դեպքում՝ տարբերվող մեկը).
- Կիզակետով անցնող ճառագայթը բեկվում է այնպես, որ այն շարունակում է իր շարժումը հիմնական առանցքին զուգահեռ։ Նկատի ունեցեք, որ շեղվող ոսպնյակի դեպքում այս կանոնը վավեր է, եթե դրա վրա ընկած ճառագայթի շարունակությունն անցնում է օպտիկական օբյեկտի մյուս կողմում գտնվող կիզակետով:
- Լույսի ցանկացած ճառագայթ, որն անցնում է ոսպնյակի կենտրոնով, չի ենթարկվում բեկման և չի փոխում ուղղությունը:
Բարակ ոսպնյակներով պատկերներ կառուցելու առանձնահատկությունները
Թեև հավաքում և ցրում է օպտիկականակնոցներն ունեն նմանատիպ հատկություններ, դրանցից յուրաքանչյուրում պատկերների կառուցումն ունի իր առանձնահատկությունները։
Պատկերներ կառուցելիս բարակ ոսպնյակի բանաձևը հետևյալն է.
1/f=1/do+1/di, որտեղ do և di հեռավորությունն է օպտիկական կենտրոնից մինչև օբյեկտ և նրա պատկերը:
Նշեք, որ կիզակետային երկարությունը (f) դրական է համընկնող ոսպնյակների համար, իսկ բացասական՝ շեղվողների համար:
Հավաքող օպտիկական ապակու միջով անցնող ճառագայթների վերը նշված հատկությունների կիրառումը հանգեցնում է հետևյալ արդյունքների.
- Եթե օբյեկտը գտնվում է 2f-ից ավելի հեռավորության վրա, ապա ստացվում է իրական պատկեր, որն ունի ավելի փոքր չափ, քան առարկան։ Մենք դա տեսնում ենք գլխիվայր:
- Օբյեկտը, որը տեղադրված է ոսպնյակից 2f հեռավորության վրա, հանգեցնում է իրական շրջված պատկերի՝ նույն չափի, ինչ որ առարկան:
- Եթե օբյեկտը գտնվում է f-ից ավելի, բայց 2f-ից փոքր հեռավորության վրա, ապա ստացվում է նրա իրական շրջված և մեծացված պատկերը:
- Եթե օբյեկտը գտնվում է կիզակետում, ապա օպտիկական ապակու միջով անցնող ճառագայթները դառնում են զուգահեռ, ինչը նշանակում է, որ պատկեր չկա:
- Եթե օբյեկտը մոտ է մեկ կիզակետային երկարությունից, ապա նրա պատկերը կլինի երևակայական, ուղիղ և ավելի մեծ, քան բուն օբյեկտը:
Քանի որ համընկնող և շեղվող ոսպնյակով անցնող ճառագայթների հատկությունները նման են, այս տեսակի բարակ ոսպնյակով տրված պատկերների կառուցումն իրականացվում է նմանատիպ կանոններով։
Նկարներպատկերներ տարբեր առիթների համար
Նկարներում համընկնող ոսպնյակը նշվում է մի գծով, որի ծայրերում կան դեպի դուրս ուղղված սլաքներ, իսկ շեղվող ոսպնյակը նշված է գծով, որի ծայրերում սլաքներ են ուղղված, որոնք ուղղված են դեպի ներս, այսինքն. միմյանց վրա։
Բարակ ոսպնյակներով պատկերներ կառուցելու գծագրերի տարբեր տարբերակներ, որոնք քննարկվել են նախորդ պարբերությունում, ներկայացված են ստորև նկարում:
Ինչպես երևում է նկարից, բոլոր պատկերները (ցանկացած տեսակի օպտիկական ապակիների և դրանց նկատմամբ օբյեկտի գտնվելու վայրի համար) կառուցված են երկու ճառագայթների վրա: Մեկն ուղղված է հիմնական առանցքին զուգահեռ, իսկ մյուսն անցնում է օպտիկական կենտրոնով։ Այս ճառագայթների օգտագործումը հարմար է, քանի որ հայտնի է նրանց պահվածքը ոսպնյակի միջով անցնելուց հետո։ Նկատի ունեցեք նաև, որ օբյեկտի ստորին եզրը (այս դեպքում կարմիր սլաքը) գտնվում է հիմնական օպտիկական առանցքի վրա, ուստի բավական է կառուցել միայն օբյեկտի վերին կետի պատկերը։ Եթե օբյեկտը (կարմիր սլաքը) կամայականորեն գտնվում է օպտիկական ապակու համեմատ, ապա անհրաժեշտ է ինքնուրույն կառուցել դրա վերին և ստորին մասերի պատկերը:
Երկու ճառագայթը բավական է ցանկացած պատկեր ստեղծելու համար: Եթե արդյունքի վերաբերյալ անորոշություն կա, ապա այն կարելի է ստուգել՝ օգտագործելով երրորդ ճառագայթը։ Այն պետք է ուղղվի կիզակետի միջով (համընկնող ոսպնյակի դիմաց և շեղվող ոսպնյակի հետևում), ապա օպտիկական ապակու միջով անցնելուց և դրա մեջ բեկումից հետո ճառագայթը զուգահեռ կլինի հիմնական օպտիկական առանցքին։ Եթե լուծված է բարակ ոսպնյակի մեջ պատկեր կառուցելու խնդիրըճիշտ, այնուհետև այն կանցնի այն կետով, որտեղ հատվում են երկու հիմնական ճառագայթները:
Օպտիկական օբյեկտների արտադրության գործընթացը
Ոսպնյակների մեծ մասը պատրաստված է ապակու հատուկ տեսակներից, որոնք կոչվում են օպտիկական ոսպնյակներ: Նման ապակու մեջ չկան ներքին լարումներ, օդային պղպջակներ և այլ թերություններ։
Ոսպնյակների պատրաստման գործընթացը տեղի է ունենում մի քանի փուլով. Նախ, ցանկալի ձևի գոգավոր կամ ուռուցիկ առարկան կտրվում է օպտիկական ապակու բլոկից՝ օգտագործելով համապատասխան մետաղական գործիքներ: Այնուհետև այն փայլեցնում են խեժի միջոցով: Վերջնական փուլում օպտիկական ապակին չափափոխվում է հղկող գործիքների միջոցով, որպեսզի ծանրության կենտրոնը ճիշտ համընկնի օպտիկական կենտրոնի հետ։
Պլաստիկայի տարբեր տեսակների ստացման և մշակման տեխնոլոգիաների մշակման շնորհիվ ոսպնյակներն այժմ ավելի ու ավելի են պատրաստվում պլաստիկի թափանցիկ տեսակներից, որոնք ավելի էժան են, թեթև և ավելի քիչ փխրուն, քան իրենց ապակյա նմանակները:
:
Կիրառման ոլորտներ
Օպտիկական ակնոցները օգտագործվում են տեսողության տարբեր խնդիրների լուծման համար։ Դրա համար օգտագործվում են ինչպես պլաստիկ կոնտակտային ոսպնյակներ, այնպես էլ ապակյա (ակնոցներով):
Բացի այդ, օպտիկական ակնոցները օգտագործվում են լուսանկարչական տեսախցիկների, մանրադիտակների, աստղադիտակների և այլ օպտիկական գործիքների մեջ: Նրանք օգտագործում են ոսպնյակների մի ամբողջ համակարգ։ Օրինակ, ամենապարզ մանրադիտակի դեպքում, որը բաղկացած է երկու օպտիկական ակնոցից, առաջինը կազմում է առարկայի իրական պատկերը, ևերկրորդն օգտագործվում է պատկերը մեծացնելու համար։ Այսպիսով, երկրորդ ապակին գտնվում է առաջինից համապատասխան հեռավորության վրա՝ ըստ բարակ ոսպնյակի մեջ պատկերներ կառուցելու կանոնների։
