Článek o paprskových diagramech pro spojné (konvexní) čočky
Pokud se objekt nachází na jedné straně konvexní čočky, může konvexní čočka vytvořit jeho obraz. Pokud je známa poloha objektu na jedné straně konvexní čočky, jak nakreslit útvar obrazu objektu? Předpokládejme, že objekt se nachází na levé straně konvexní čočky, jak je znázorněno níže.
Oranžová čára = konvexní čočka
Modrá čára = hlavní osa
Šipka (zelená) = objekt
F1 = ohnisková vzdálenost 1 a F2 = ohnisková vzdálenost 2
Obrázek objektu se získá nakreslením všech paprsků světla procházejících objektem, ale to je méně praktické, protože bude mnoho čar představujících světelné paprsky. Pro jednoduchost se vybere pouze několik paprsků světla, které reprezentují všechny paprsky světla procházející objektem. Protože tento děj zahrnuje lom světla, je nutné při kreslení obrazu dodržovat zákon lomu světla.
Tři paprsky světla nebo tři paprsky
Paprsek 1:
Paprsek 1 neboli světelný paprsek 1, který přichází k konvexní čočce, je nakreslen rovnoběžně s hlavní osou čočky a dotýká se horního konce předmětu.
poté lámá konvexní čočkou, kde lomený paprsek světla musí projít ohniskem 2. Připadající paprsky a přitahované paprsky musí splňovat zákon lomu světla.
Paprsek 2:
Paprsek 2 neboli světelný paprsek 2, který dopadne na konvexní čočku, je přitahován tak, aby prošel ohniskem 1 a dotkl se horního konce předmětu.
poté lámá konvexní čočkou, kde lámaný paprsek světla musí být rovnoběžný s hlavní osou. Připadající paprsky a přitahované paprsky musí splňovat zákon lomu světla.
Paprsek 3:
Paprsek 3 neboli světelný paprsek 2, který dopadne na konvexní čočku, je přitahován tak, aby prošel průsečíkem konvexní čočky a hlavní osy a dotkl se horního konce předmětu; poté je světelný paprsek šířen dopředu.
Vznik obrazu (dva paprsky)
Obraz lze vytvořit pouze dvěma paprsky, jak je znázorněno níže. Pokud se použijí dva paprsky, existují tři možné obrazy.
Paprsek 1 a 2
Paprsek 1 a 3
Paprsek 2 a 3
Obrázek vytvořený obrazem pouze ze dvou světelných paprsků je třeba upravit také podle vzdálenosti objektu od konvexní čočky. Pokud je vzdálenost objektu od konvexní čočky jako na obrázku výše, existují tři způsoby, jak nakreslit obraz vytvořený pouze ze dvou paprsků. Pokud se vzdálenost objektu od konvexní čočky liší od obrázku výše, například pokud se objekt nachází mezi ohniskem a středem křivosti.
pak není potřeba tří způsobů, jak nakreslit obrazovou formaci, možná existují pouze dva způsoby, jak nakreslit.
Pokud kreslíte obrazový útvar pomocí konvexní čočky, můžete si zvolit jednu metodu.
Vznik obrazu (tři paprsky)
Formaci objektu lze nakreslit pomocí tří paprsků, jak je znázorněno níže.
Pokud vzdálenost objektu od konvexní čočky neodpovídá obrázku výše, například objekt se nachází mezi konvexní čočkou a ohniskem nebo objekt se nachází mezi ohniskem a středem zakřivení konvexní čočky, pak není nutné kreslit obraz třemi způsoby jako na obrázku výše. Obraz lze nakreslit pouze dvěma způsoby.
- OtázkaJaké tři hlavní paprsky se používají při kreslení paprskových diagramů pro spojnou čočku? OdpověďTři hlavní paprsky jsou: (1) rovnoběžný paprsek, který přichází rovnoběžně s hlavní osou a po lomu prochází vzdáleným ohniskem; (2) centrální paprsek, který prochází přímo středem čočky bez odchylky; (3) ohniskový paprsek, který se blíží k čočce, prochází blízkým ohniskem a opouští čočku rovnoběžně s hlavní osou.
- OtázkaJak se paprsek procházející optickým středem čočky chová v paprskovém diagramu pro spojnou čočku? OdpověďPaprsky, které procházejí optickým středem čočky, pokračují ve stejném směru bez ohybu. Je to proto, že oba povrchy čočky v optickém středu jsou rovnoběžné, a proto nedochází k žádné celkové odchylce.
- OtázkaKam se láme paprsek, který se zpočátku pohybuje rovnoběžně s hlavní osou, v diagramu paprsků spojné čočky? OdpověďPaprsek, který zpočátku prochází rovnoběžně s hlavní osou, se láme čočkou a prochází ohniskem na druhé straně čočky.
- OtázkaJak se paprsek procházející blízkým ohniskem chová v paprskovém diagramu spojné čočky? OdpověďPaprsek procházející blízkým ohniskem po lomu opustí čočku a bude se pohybovat rovnoběžně s hlavní osou.
- OtázkaKde se v paprskovém diagramu spojné čočky protínají lomené paprsky, když je objekt za ohniskem? OdpověďKdyž se objekt nachází za ohniskem, lomené paprsky se protínají na opačné straně čočky a vytvářejí skutečný a převrácený obraz.
- OtázkaCo představuje průsečík lomených paprsků v paprskovém diagramu pro spojnou čočku? OdpověďPrůsečík lomených paprsků představuje umístění obrazu vytvořeného čočkou. Může se jednat o skutečný nebo virtuální obraz v závislosti na poloze objektu.
- OtázkaJak se mění umístění obrazu v paprskovém diagramu, když se objekt pohybuje z nekonečna směrem k čočce? OdpověďJak se objekt pohybuje z nekonečna směrem k čočce, obraz se pohybuje z ohniska na opačné straně čočky směrem k nekonečnu. Pokud objekt protne ohnisko a dostane se do něj, obraz se stane virtuálním, vzpřímeným a zvětšeným a zdá se, že se nachází na stejné straně jako objekt.
- OtázkaV paprskovém diagramu pro spojnou čočku, odkud se lomené paprsky jeví jako rozbíhající se, když se objekt nachází v ohnisku? OdpověďKdyž se objekt nachází v ohnisku, lomené paprsky se zdají být rozbíhavé z bodu na stejné straně čočky jako objekt, což naznačuje umístění virtuálního, svislého a zvětšeného obrazu.
- OtázkaCo to znamená, když se lomené paprsky v paprskovém diagramu pro spojnou čočku neprotínají? OdpověďPokud se lomené paprsky neprotínají, znamená to, že vytvořený obraz je virtuální. K tomu dochází, když je objekt umístěn v ohniskové vzdálenosti čočky. V tomto případě se zdá, že paprsky vycházejí z bodu za čočkou na straně objektu a rozbíhají se.
-
OtázkaJak materiál čočky ovlivňuje paprskový diagram spojné čočky? OdpověďMateriál čočky ovlivňuje její index lomu. Vyšší index lomu způsobuje, že se paprsky při vstupu do čočky více lomí, což mění polohu ohnisek a tím ovlivňuje výsledný paprskový diagram. Základní pravidla pro kreslení paprskového diagramu však zůstávají stejná.
