Zerstreuungslinse: Eigenschaften, Elemente, Typen, Anwendungen

Streulinsen sind solche, die in der Mitte dünner und an den Rändern dicker sind. Infolgedessen trennen (divergieren) sie die auf sie einfallenden Lichtstrahlen parallel zur Hauptachse. Ihre Verlängerungen laufen im Bildfokus links vom Objektiv zusammen.

Zerstreuungs- oder Negativlinsen, wie sie auch genannt werden, bilden sogenannte virtuelle Bilder von Objekten. Sie haben unterschiedliche Anwendungen. Insbesondere in der Augenheilkunde werden sie zur Korrektur von Kurzsichtigkeit und einigen Arten von Astigmatismus eingesetzt.

Wenn Sie also an Kurzsichtigkeit leiden und eine Brille tragen, haben Sie ein perfektes Beispiel für eine divergierende Linse zur Hand.

Eigenschaften von Streulinsen

Wie oben erläutert, sind die Zerstreuungslinsen in ihrem Mittelteil schmaler als in den Rändern. Außerdem ist bei dieser Art von Linse eine ihrer Oberflächen immer konkav. Dies verleiht diesem Objektivtyp eine Reihe von Eigenschaften.

Zunächst führt die Verlängerung der Strahlen, die auf sie fallen, zu virtuellen Bildern, die auf keinem Bildschirm erfasst werden können. Dies ist so, weil die Strahlen, die durch die Linse treten, an keinem Punkt konvergieren, da sie in alle Richtungen divergieren. Außerdem öffnen sich die Strahlen je nach Krümmung der Linse mehr oder weniger stark.

Ein weiteres wichtiges Merkmal dieses Objektivtyps ist, dass sich der Fokus links vom Objektiv befindet, so dass er sich zwischen dem Objektiv und dem Objekt befindet.

Außerdem sind bei divergierenden Objektiven die Bilder kleiner als das Objekt und befinden sich zwischen diesem und dem Fokus.

Elemente von Zerstreuungslinsen

Beim Studium ist es wichtig zu wissen, welche Elemente die Linsen im Allgemeinen und die divergierenden Linsen im Besonderen ausmachen.

Es wird das optische Zentrum einer Linse bis zu dem Punkt genannt, durch den die Strahlen keine Abweichung erfahren. Die Hauptachse ist andererseits die Linie, die den Punkt und den Hauptfokus verbindet, wobei letzterer durch den Buchstaben F dargestellt wird.

Der Name des Hauptfokus ist der Punkt, an dem alle Strahlen gefunden werden, die parallel zur Hauptachse auf die Linse treffen.

Auf diese Weise wird die Entfernung zwischen dem optischen Zentrum und dem Fokus als Brennweite bezeichnet.

Die Krümmungszentren sind definiert als die Zentren der Kugeln, die die Linse bilden. auf diese Weise sind die Krümmungsradien die Radien der Kugeln, aus denen die Linse entsteht. Und schließlich wird die Mittelebene der Linse die optische Ebene genannt.

Bilderzeugung

Um die Bildung eines Bildes auf einer dünnen Linse grafisch zu bestimmen, muss nur die Richtung bekannt sein, in der zwei der drei Strahlen folgen

deren Flugbahn bekannt ist.

Eine davon trifft parallel zur optischen Achse der Linse auf die Linse. Sobald dies in der Linse gebrochen ist, geht es durch den Bildfokus. Die zweite der Strahlen, deren Flugbahn bekannt ist, ist diejenige, die durch das optische Zentrum verläuft. Dies ändert nichts an seiner Flugbahn.

Das dritte und letzte ist dasjenige, das den Objektfokus durchläuft (oder dessen Ausdehnung durch den Objektfokus verläuft), das nach dem Brechen einer Richtung folgt, die parallel zu der der optischen Achse der Linse ist.

Auf diese Weise wird im Allgemeinen eine Art von Bild in den Linsen erzeugt, abhängig von der Position des Objekts oder Körpers in Bezug auf die Linse.

Bei divergierenden Linsen weist das zu erzeugende Bild jedoch unabhängig von der Position des Körpers vor der Linse bestimmte Eigenschaften auf. Und ist das bei divergierenden Objektiven das Bild immer virtuell, kleiner als der Körper und richtig.

Anwendungen

Die Tatsache, dass sie das Licht, das sie durchdringt, trennen können, verleiht den divergierenden Linsen interessante Eigenschaften im Bereich der Optik. Auf diese Weise können sie Kurzsichtigkeit und bestimmte Arten von Astigmatismus korrigieren.

Divergierende ophthalmologische Linsen trennen die Lichtstrahlen so, dass sie, wenn sie das menschliche Auge erreichen, weiter entfernt sind. Wenn sie durch die Hornhaut und Linse gelangen, erreichen sie die Netzhaut, indem sie die Sehprobleme von Menschen, die an Kurzsichtigkeit leiden, leiten.

Typen

Wie bereits erwähnt, haben Sammellinsen mindestens eine konkave Oberfläche. Aus diesem Grund gibt es drei Arten divergierender Linsen: Bikonkav, Planokonkav und Konvex-Konkav.

Die divergierenden Bikonkavlinsen bestehen aus zwei konkaven Flächen, die Planokonkaven haben eine konkave und eine flache Fläche, während bei konvex-konkaven oder divergierenden Meniskus eine Fläche leicht konvex und die andere konkav ist.

Unterschiede bei Sammellinsen

Bei Sammellinsen nimmt die Dicke im Gegensatz zu divergierenden Linsen von der Mitte zu den Rändern hin ab. Somit werden bei diesem Objektivtyp die parallel zur Hauptachse auftreffenden Lichtstrahlen in einem einzigen Punkt (im Fokus) konzentriert oder konvergiert. Auf diese Weise erstellen sie immer reale Bilder der Objekte.

In der Optik werden konvergente oder positive Linsen hauptsächlich zur Korrektur von Hyperopie, Presbyopie und einigen Arten von Astigmatismus verwendet.

Gauß-Gleichung der Linsen und Vergrößerung einer Linse

Die am häufigsten untersuchten Arten von Linsen werden als dünne Linsen bezeichnet. Damit sind alle Linsen definiert, deren Dicke im Vergleich zu den Krümmungsradien der sie begrenzenden Flächen sehr gering ist.

Die Untersuchung dieses Linsentyps kann hauptsächlich durch zwei Gleichungen durchgeführt werden: die Gaußsche Gleichung und die Gleichung, mit der die Vergrößerung der Linse bestimmt werden kann.

Gauß-Gleichung

Die Bedeutung der Gauß-Gleichung für dünne Linsen liegt in der Vielzahl der optischen Grundprobleme, die gelöst werden können. Sein Ausdruck ist der folgende:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Dabei ist 1 / f die Stärke der Linse und f die Brennweite oder Entfernung vom optischen Zentrum zum Fokus F. Die Maßeinheit für die Stärke einer Linse ist die Dioptrie (D) mit dem Wert 1 D = 1 m-1. Andererseits sind p und q die Entfernung, in der sich ein Objekt befindet, und die Entfernung, in der sein Bild beobachtet wird.

Entschlossene Übung

Ein Körper befindet sich 40 Zentimeter von einer Zerstreuungslinse mit einer Brennweite von -40 Zentimetern entfernt. Berechnen Sie die Höhe des Bildes, wenn die Höhe des Objekts 5 cm beträgt. Stellen Sie außerdem fest, ob das Bild richtig oder invertiert ist.

Wir haben folgende Daten: h = 5 cm; p = 40 cm; f = -40 cm.

Diese Werte werden in der Gaußschen Gleichung für dünne Linsen eingesetzt:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Und du bekommst:

1 / -40 = 1/40 + 1 / q

Wobei q = - 20 cm

Als nächstes ersetzen wir das zuvor erhaltene Ergebnis durch die Vergrößerungsgleichung einer Linse:

M = -q / p = -20 / 40 = 0, 5

Erhalten, dass der Wert der Erhöhung ist:

M = h '/ h = 0, 5

Wenn Sie aus dieser Gleichung h ', die den Wert der Bildhöhe darstellt, löschen, erhalten Sie Folgendes:

h '= h / 2 = 2, 5 cm.