Artikkeli kokoavien (kuperien) linssien sädediagrammeista
Jos esine on kuperan linssin toisella puolella, kupera linssi voi muodostaa esineen kuvan. Jos esineen sijainti kuperan linssin toisella puolella tunnetaan, miten piirretään esineen kuvamuodostelma? Oletetaan, että esine on kuperan linssin vasemmalla puolella, kuten alla on esitetty.
Oranssi viiva = kupera linssi
Sininen viiva = pääakseli
Nuoli (vihreä) = objekti
F1 = polttoväli 1 ja F2 = polttoväli 2
Esineen kuvan kuvio saadaan piirtämällä kaikki esineen läpi kulkevat valonsäteet, mutta tämä on vähemmän käytännöllistä, koska valonsäteitä edustavia viivoja on useita. Yksinkertaisuuden vuoksi valitaan vain muutama valonsäde edustamaan kaikkia esineen läpi kulkevia valonsäteitä. Koska tähän tapahtumaan liittyy valon taittuminen, kuvan muodostumista piirrettäessä on noudatettava valon taittumisen lakia.
Kolme valonsädettä tai kolme sädettä
Säde 1:
Säde 1 eli valonsäde 1, joka tulee kuperaa linssiä kohti, piirretään linssin pääakselin suuntaisesti ja se koskettaa kappaleen yläreunaa,
sitten taittuu kuperassa linssissä, jossa taittuneen valonsäteen on kuljettava polttopisteen 2 läpi. Tulevien säteiden ja vedettävien taittumissäteiden on täytettävä valon taittumisen laki.
Säde 2:
Kuperaan linssiin tuleva säde 2 eli valonsäde 2 kulkee polttopisteen 1 ohi ja koskettaa kohteen yläreunaa,
sitten taittuu kuperassa linssissä, jossa taittuneen valonsäteen on oltava pääakselin suuntainen. Tulevien säteiden ja vedettävien taittumissäteiden on täytettävä valon taittumisen laki.
Säde 3:
Kuperaan linssiin tuleva säde 3 eli valonsäde 2 kulkee kuperan linssin ja pääakselin leikkauspisteen läpi ja koskettaa kappaleen yläreunaa; sitten valonsäde siirtyy eteenpäin.
Kuvan muodostuminen (kaksi sädettä)
Kuvanmuodostus voidaan piirtää käyttämällä vain kahta sädettä, kuten alla on esitetty. Jos käytetään kahta sädettä, kuvanmuodostusmahdollisuuksia on kolme.
Säde 1 ja 2
Säde 1 ja 3
Säde 2 ja 3
Kuvanmuodostuksen kuvio, jossa käytetään vain kahta valonsädettä, on myös säädettävä kohteen etäisyydellä kuperasta linssistä. Jos kohteen etäisyys kuperasta linssistä on kuten yllä olevassa kuvassa, on kolme tapaa piirtää kuvamuodostelma käyttämällä vain kahta sädettä. Jos kohteen etäisyys kuperasta linssistä on eri kuin yllä olevassa kuvassa, esimerkiksi kohde on polttopisteen ja kaarevuuskeskipisteen välissä,
silloin ei ole tarvetta kolmelle tapalle piirtää kuvan muodostumaa, ehkä on vain kaksi tapaa piirtää.
Jos piirrät kuvan muodostuman kuperalla linssillä, voit valita yhden menetelmän.
Kuvan muodostuminen (kolme sädettä)
Kohteen muodostelma voidaan piirtää käyttämällä kolmea sädettä, kuten alla on esitetty.
Jos kohteen etäisyys kuperasta linssistä ei ole yllä olevan kuvan mukainen, esimerkiksi jos kohde on kuperan linssin ja polttopisteen välissä tai jos kohde on polttopisteen ja kuperan linssin kaarevuuden keskipisteen välissä, kuvan muodostumista ei tarvitse piirtää kolmella tavalla kuten yllä olevassa kuvassa. Kuvan muodostuminen voidaan piirtää vain kahdella tavalla.
- KysymysMitkä ovat kolme pääasiallista sädettä, joita käytetään kokoavan linssin sädediagrammien piirtämisessä? VastausKolme pääsädettä ovat: (1) yhdensuuntainen säde, joka tulee pääakselin suuntaisesti ja kulkee kaukaisen polttopisteen läpi taittumisen jälkeen; (2) keskisäde, joka kulkee suoraan linssin keskipisteen läpi poikkeamatta; (3) polttosäde, joka lähestyy linssiä kulkiessaan lähipolttopisteen läpi ja poistuu linssistä pääakselin suuntaisesti.
- KysymysMiten linssin optisen keskipisteen läpi kulkeva säde käyttäytyy kokoavan linssin sädediagrammissa? VastausLinssin optisen keskipisteen läpi kulkevat säteet jatkuvat samaan suuntaan taipumatta. Tämä johtuu siitä, että linssin kaksi pintaa optisessa keskipisteessä ovat yhdensuuntaiset, eikä nettopoikkeamaa siten tapahdu.
- KysymysKokoavan linssin sädediagrammissa, mihin kohtaan säde, joka alun perin kulkee pääakselin suuntaisesti, taittuu? VastausSäde, joka aluksi kulkee pääakselin suuntaisesti, taittuu linssin läpi ja kulkee linssin toisella puolella olevan polttopisteen läpi.
- KysymysMiten lähipolttopisteen läpi kulkeva säde käyttäytyy kokoavan linssin sädediagrammissa? VastausLähipolttopisteen läpi kulkeva säde taittuessaan poistuu linssistä ja kulkee pääakselin suuntaisesti.
- KysymysMissä kokoavan linssin sädediagrammissa taittuneet säteet leikkaavat toisensa, kun kohde on polttopisteen ulkopuolella? VastausKun kohde on polttopisteen ulkopuolella, taittuneet säteet leikkaavat linssin vastakkaisella puolella muodostaen todellisen ja käänteisen kuvan.
- KysymysMitä taittuneiden säteiden leikkauspiste edustaa kokoavan linssin sädediagrammissa? VastausTaittuneiden säteiden leikkauspiste edustaa linssin muodostaman kuvan sijaintia. Tämä voi olla todellinen tai virtuaalikuva kohteen sijainnista riippuen.
- KysymysMiten kuvan sijainti muuttuu sädediagrammissa, kun kohde liikkuu äärettömyydestä kohti linssiä? VastausKun kohde liikkuu äärettömyydestä kohti linssiä, kuva liikkuu linssin vastakkaisella puolella olevasta polttopisteestä kohti äärettömyyttä. Jos kohde ylittää polttopisteen ja tulee sen sisälle, kuvasta tulee virtuaalinen, pystysuora ja suurennettu, ja se näyttää sijaitsevan samalla puolella kuin kohde.
- KysymysMistä kohdasta kokoavan linssin sädediagrammissa taittuneet säteet näyttävät hajaantuvan, kun kohde on polttopisteen sisällä? VastausKun kohde on polttopisteen sisällä, taittuneet säteet näyttävät hajaantuvan pisteestä, joka on linssin samalla puolella kuin kohde, mikä osoittaa virtuaalisen, pystysuoran ja suurennetun kuvan sijainnin.
- KysymysMitä tarkoittaa, kun kokoavan linssin sädediagrammissa taittuneet säteet eivät leikkaa toisiaan? VastausJos taittuneet säteet eivät leikkaa toisiaan, se tarkoittaa, että muodostunut kuva on virtuaalinen. Näin tapahtuu, kun kohde sijoitetaan linssin polttovälin sisälle. Tässä tapauksessa säteet näyttävät hajaantuvan pisteestä linssin takaa kohteen puolella.
-
Kysymys : Miten linssin materiaali vaikuttaa kokoavan linssin sädekaavioon? Vastaus : Linssin materiaali vaikuttaa sen taitekertoimeen. Suurempi taitekerroin aiheuttaa säteiden taipumisen enemmän linssiin saapuessaan, mikä muuttaa polttopisteiden sijainteja ja siten vaikuttaa tuloksena olevaan sädekaavioon. Sädekaavion piirtämisen perussäännöt pysyvät kuitenkin samoina.
