Článek o rozptylových (konkávních) čočkách
Definice konkávních čoček
Jeden typ čočky používaný v každodenním životě je konkávní čočka. Konkávní čočka je čočka s tenčím středem a tlustšími okraji. Konkávní čočky jsou obvykle kruhové, i když existují i čočky, které kruhové nejsou. Konkávní čočky, stejně jako konvexní čočky, jsou vyrobeny ze skla, takže čočka má index lomu větší než index lomu vzduchu.
Typy konkávních čoček
Obecně existují tři typy konkávních čoček, kde tvar čočky vypadá jako na obrázku níže (boční pohled).
Použití konkávních čoček
Pokud oči člověka nemohou jasně vidět vzdálené objekty nebo je krátkozraký, pak používá konkávní čočku, divergentní čočku nebo negativní čočku, která mu pomáhá s viděním. Konkávní čočky se používají v brýlích nebo kontaktních čočkách, aby člověk lépe viděl objekty. Kromě optických brýlí a kontaktních čoček se konkávní čočky používají také v optických dalekohledech.
Ohnisko (F) konkávní čočky
Pozorujte obrázek. Paprsek světla, který vychází z objektů, které jsou velmi vzdálené, jako je Slunce, je rovnoběžný s hlavní osou čočky. Na obrázku je hlavní osa čočky modrá čára.
Na povrch čočky, který je konkávní, dopadá paprsek světla, který čočka láme. Lom světla konkávní čočkou se řídí zákonem lomu světla. Všechny paprsky světla se lámou, jako by vycházely z ohniska F² , a lomený paprsek světla se šíří různými směry. Lomený paprsek světla se šíří více směry, takže konkávní čočka se nazývá rozptylná čočka.
Ústředním bodem F.2 je umístění obrazu velmi vzdáleného objektu. Pokud paprsek světla lomený konkávní čočkou pochází ze Slunce, obraz Slunce se objeví v ohnisku F2Lidské oko považuje světelný paprsek za přímočarý. Proto se světelný paprsek láme, jako by vycházel z F.2 ohnisko, i když lomený paprsek světla ohniskem neprochází. Protože světelný paprsek ohniskem neprochází, je ohnisko konkávní čočky virtuální a obraz objektu, který vypadá, jako by byl v ohnisku, je také virtuální.
Obrázek konkávní čočky
Konkávní čočky mohou vytvářet pouze virtuální obrazy. Virtuální obraz neexistuje, ale jako by existoval, protože lidské oko vidí světelný paprsek pohybující se přímočaře, takže lidský mozek usoudí, že obraz existuje. Pokud je obrazovka umístěna v bodě, kde je virtuální obraz, na obrazovce žádný obraz není. Tvorba obrazu konkávními čočkami je podrobně vysvětlena v tématu tvorba obrazu konkávními čočkami.
10 koncepčních otázek a odpovědí o rozptylných (konkávních) čočkách.
1. Co je to rozptylná čočka a jaké jsou její klíčové vlastnosti?
Rozptylná čočka, známá také jako konkávní čočka, je čočka, která rozptyluje lomené světelné paprsky. Mezi klíčové vlastnosti patří tenčí střed než okraje, světelné paprsky se po lomu rozbíhají a vždy vytváří virtuální, svislý a zmenšený obraz.
2. Jak rozptylná čočka ovlivňuje rovnoběžné světelné paprsky?
Rozptylná čočka způsobí, že se rovnoběžné světelné paprsky rozptýlí (rozbíhají) a budou se zdát, že vycházejí z jednoho bodu zvaného ohnisko. Ohnisko se nachází na stejné straně čočky jako přicházející světlo.
3. Jaký je vzorec pro výpočet optické mohutnosti čočky a jak se aplikuje na rozptylnou čočku?
Vzorec pro výpočet mohutnosti čočky je P = 1/f, kde P je mohutnost čočky a f je ohnisková vzdálenost. U rozptylové čočky se ohnisková vzdálenost považuje za zápornou, proto je i mohutnost rozptylové čočky záporná.
4. Může rozptylná čočka vytvořit skutečný obraz? Vysvětlete.
Ne, rozptylná čočka nemůže vytvořit skutečný obraz. Je to proto, že světelné paprsky se po průchodu čočkou rozbíhají a zdá se, že vycházejí z bodu na stejné straně čočky jako zdroj světla, a proto vytvářejí virtuální obraz.
5. Jak se liší obraz vytvořený rozptylnou čočkou od obrazu vytvořeného spojnou čočkou?
Rozptylná čočka vytváří virtuální, svislý a zmenšený obraz, zatímco spojná čočka může vytvářet skutečné, invertované obrazy (pokud je objekt za ohniskem) nebo virtuální, svislé obrazy (pokud je objekt v poloze blíže než ohnisko).
6. Jak rozlišuje vzorec výrobce čoček mezi spojnou a rozptylnou čočkou?
Vzorec výrobce čoček je 1/f = (n2/n1 – 1) x (1/R1 – 1/R2), kde f je ohnisková vzdálenost, n2 a n1 jsou indexy lomu a R1 a R2 jsou poloměry křivosti. U rozptylové čočky je R1 záporný a R2 kladný (s ohledem na konvenci, že poloměr je kladný, pokud je střed křivosti na opačné straně světla), zatímco u spojné čočky jsou oba kladné.
7. Jak rozptylná čočka ovlivňuje dráhu světelného paprsku procházejícího jejím optickým středem?
Světelný paprsek, který prochází optickým středem rozptylky, pokračuje v přímce, aniž by byl čočkou ovlivněn. Je to proto, že úhel dopadu světla v optickém středu je 0°.
8. Jaká je ohnisková vzdálenost rozptylové čočky a jak se běžně znázorňuje?
Ohnisková vzdálenost rozptylky je vzdálenost mezi čočkou a bodem, ze kterého se zdá, že vycházejí rozptylující se světelné paprsky. Obvykle se vyjadřuje jako záporná hodnota, což znamená, že ohnisko je na stejné straně čočky jako přicházející světlo.
9. Co se stane s velikostí a polohou obrazu, když se objekt vzdálí od rozptylky?
Jak se objekt vzdaluje od rozptylové čočky, velikost obrazu se zmenšuje a poloha obrazu se přibližuje k čočce. Obraz však zůstává vzpřímený a virtuální.
10. Mohou být rozptylné čočky použity ke korekci určitých očních vad? Pokud ano, které?
Ano, rozptylky lze použít ke korekci krátkozrakosti nebo myopie. Tento stav je charakterizován neschopností oka zaostřit na vzdálené objekty, což způsobuje jejich rozmazání. Rozptylky pomáhají rozptýlit světlo předtím, než vstoupí do oka, a efektivně tak přesunout obraz zpět na sítnici.
