Статия за лъчеви диаграми за разсейващи (вдлъбнати) лещи
Ако даден обект е от едната страна на вдлъбнатата леща, вдлъбнатата леща може да формира изображението на обекта. Ако позицията на обекта от едната страна на вдлъбнатата леща е известна, как да нарисуваме формирането на изображението на обекта? Да предположим, че даден обект е от лявата страна на вдлъбнатата леща, както е показано на фигурата по-долу.
Оранжева линия = вдлъбната леща
Синя линия = главната ос
Стрелка (зелена) = обект
F1 = фокусно разстояние 1 и F2 = фокусно разстояние 2
Фигурата на изображението на обекта се получава чрез рисуване на всички светлинни лъчи, преминаващи през обекта, но това е по-малко практично, защото ще има много линии, представляващи светлинните лъчи. За простота са избрани само няколко светлинни лъча, които да представят всички светлинни лъчи, преминаващи през обекта. Тъй като това събитие включва пречупване на светлината, законът за пречупване на светлината трябва да се спазва при рисуване на образуването на изображението.
Три светлинни лъча или три лъча
Лъч 1:
Лъч 1, който попада върху вдлъбнатата леща, е начертан успоредно на главната ос и докосва горния ръб на обекта,
след това се пречупва от вдлъбнатата леща, където светлинният лъч се пречупва, сякаш идва от фокусната точка. Входящите лъчи и пречупващите лъчи, които трябва да отговарят на закона за пречупване на светлината.
Лъч 2:
Лъч 2, който идва към вдлъбнатата леща, се рисува така, сякаш отива към фокусната точка и докосва горния край на обекта,
след това се пречупва от вдлъбнатата леща, където пречупеният лъч светлина трябва да е успореден на главната ос. Входящите лъчи и пречупените лъчи, които се извличат, трябва да отговарят на закона за пречупване на светлината.
Лъч 3:
Лъч 3, идващ към вдлъбнатата леща, се изтегля покрай точката на пресичане на вдлъбнатата леща и главната ос.
Формиране на изображение (два лъча)
Изображението може да се образува само с помощта на два лъча, както е показано по-долу. Ако се използват два лъча, има три възможни фигури на образуване на изображението.
Лъч 1 и 2
Лъч 1 и 3
Лъч 2 и 3
Начертаването на изображения, използвайки само два лъча, трябва да се съобрази с разстоянието на обекта от вдлъбнатата леща. Ако разстоянието на обекта от вдлъбнатата леща е както на фигурата по-горе, има три начина за начертаване на изображение, използвайки само два лъча. Ако разстоянието на обекта от вдлъбнатата леща е различно от фигурата по-горе,
например, обектът е между фокалната точка и лещата, тогава няма нужда от три начина за рисуване на образуването на изображението, може би има само два начина за рисуване.
Ако начертаете изображението чрез вдлъбната леща, можете да изберете един метод и не е необходимо да използвате два или три начина.
Формиране на изображение (три лъча)
Формирането на изображението може да се изобрази с помощта на три лъча, както е показано на фигурата по-долу.
Ако разстоянието на обекта от вдлъбнатата леща не е както на фигурата по-горе, например, обектът е между вдлъбнатата леща и фокусната точка,
или обектът е между фокалната точка и центъра на кривината на вдлъбнатата леща, тогава не е необходимо образуването на изображението да може да се нарисува по три начина, както е показано на фигурата по-горе. Може да има само два начина за нарисуване на образуването на изображението.
Моля, разгледайте примерното изображение на формирането на изображението от вдлъбнатата леща, където разстоянието до обекта от вдлъбнатите лещи варира, в зависимост от формирането на изображението от вдлъбнатата леща.
10 концептуални въпроса и отговора относно лъчевите диаграми за разсейваща (вдлъбната) леща.
1. Каква е целта на лъчевата диаграма в контекста на разсейваща леща?
Лъчевата диаграма е схематично представяне, което показва как светлинните лъчи променят посоката си, когато преминават през леща. В контекста на разсейваща леща, тя илюстрира как падащите светлинни лъчи се разминават след преминаване през лещата и как изглежда, че произхождат от една точка от същата страна на лещата, както входящата светлина (фокалната точка).
2. Кои са стандартните лъчи, използвани за начертаване на лъчева диаграма за разсейваща леща?
Използват се три стандартни лъча:
- Първият лъч се разпространява успоредно на главната ос и след пречупване изглежда сякаш произлиза от фокалната точка.
- Вторият лъч преминава право през центъра на лещата, без да се пречупва.
- Третият лъч е насочен към фокалната точка от противоположната страна на лещата и излиза успоредно на главната ос.
3. По какво се различава изображението, образувано от разсейваща леща, в лъчевите диаграми в сравнение със събирателна леща?
В лъчевите диаграми, разсейващата леща винаги образува виртуално, вертикално и намалено изображение, разположено от същата страна на лещата като обекта. От друга страна, събирателната леща може да образува реални, обърнати изображения (ако обектът е отвъд фокусната точка) или виртуални, вертикални изображения (ако обектът е по-близо от фокусната точка).
4. Защо изображението, образувано от разсейваща леща, винаги е виртуално, както се вижда на лъчевите диаграми?
В лъчевите диаграми за разсейващи лещи, пречупените лъчи се разминават и всъщност не се срещат от другата страна на лещата. Вместо това, те изглеждат сякаш произхождат от точка от същата страна на лещата като обекта, което води до виртуално изображение.
5. Как може да се определи увеличението на изображението от лъчева диаграма на разсейваща леща?
Увеличението на изображението може да се определи от лъчева диаграма чрез сравняване на височината на изображението (взета от главната ос до горната част на изображението) с височината на обекта. В случай на разсейваща леща, изображението винаги ще бъде по-малко от обекта, което показва увеличение по-малко от 1.
6. Каква е ролята на главната ос в лъчева диаграма на разсейваща леща?
Главната ос в лъчевата диаграма е линията, която преминава през центъра на лещата и е перпендикулярна на нея. Тя служи като отправна линия за проследяване на пътя на светлинните лъчи и локализиране на обекта, изображението и фокусните точки.
7. Как се изобразява фокусната точка в лъчева диаграма на разсейваща леща?
В лъчева диаграма фокусната точка на разсейваща леща е представена като точката, от която светлинните лъчи, успоредни на главната ос, изглежда се разминават след преминаване през лещата. Тази точка се намира от същата страна на лещата, както и входящата светлина.
8. В лъчева диаграма за разсейваща леща, как разстоянието между лещата и изображението е свързано с разстоянието до обекта и фокусното разстояние?
Връзката се дава от формулата за лещата 1/f = 1/v – 1/u, където f е фокусното разстояние, v е разстоянието до изображението, а u е разстоянието до обекта. Тъй като разсейващата леща има отрицателно фокусно разстояние, разстоянието до изображението също е отрицателно, което показва, че изображението се формира от същата страна на лещата, както и обектът.
9. Как може да се предвиди местоположението на изображението, използвайки лъчева диаграма за разсейваща леща?
Местоположението на изображението може да се предвиди чрез удължаване на пречупените лъчи назад от страната на обекта, докато се срещнат. Точката, където удълженията на тези лъчи се пресичат, е местоположението на изображението.
10. Какво се случва с изображението в лъчевата диаграма, когато обектът се приближава до разсейваща леща?
С приближаването на обекта към разсейващата леща, изображението също се приближава до лещата, но остава от същата страна. Освен това, размерът на изображението намалява с приближаването на обекта към лещата.
