Definizione di lente d'ingrandimento
Una lente d'ingrandimento, o lente d'ingrandimento semplice, è una lente convessa utilizzata per aiutare l'occhio a vedere oggetti difficili da osservare direttamente, come ad esempio scritte molto piccole. Una lente d'ingrandimento è chiamata lente d'ingrandimento semplice perché ha una capacità limitata di ingrandire l'immagine di un oggetto. Nella prossima lezione, imparerai a conoscere le lenti d'ingrandimento non semplici, come i microscopi , i telescopi terrestri e i telescopi.
Come funziona una lente d'ingrandimento
Un oggetto visto da vicino appare grande, mentre visto da molto lontano appare piccolo. Gli oggetti vicini appaiono grandi perché l'immagine che si forma sulla retina è grande. Al contrario, lo stesso oggetto visto da molto lontano appare piccolo perché l'immagine che si forma sulla retina è piccola. Pertanto, la dimensione di un oggetto percepita dall'occhio dipende dalla dimensione dell'immagine che si forma sulla retina. La dimensione dell'immagine sulla retina dipende dall'angolo formato tra l'occhio e l'oggetto, come mostrato nell'immagine sottostante.
Gli oggetti lontani dall'occhio appaiono più piccoli perché formano un angolo (θ) minore (Figura 1.1). Al contrario, gli oggetti vicini all'occhio appaiono più grandi perché formano un angolo (θ) maggiore (Figura 1.2). Si può quindi concludere che le dimensioni di un oggetto visto dall'occhio possono essere ingrandite o ridotte aumentando o diminuendo l'angolo (θ). L'angolo viene ingrandito avvicinando l'occhio all'oggetto, mentre viene ridotto allontanandolo.
La discussione precedente può essere applicata ad altri problemi. Se vi imbattete in una scrittura così piccola da risultare illeggibile, cosa fate per renderla comprensibile? In base a quanto detto, potreste avvicinare la scrittura agli occhi per aumentare l'angolo di messa a fuoco, rendendola più grande e leggibile. È importante ricordare che il punto prossimo di un occhio normale , ovvero la distanza minima a cui un occhio normale può mettere a fuoco, è di 25 cm. Pertanto, se la distanza tra la scrittura e l'occhio è inferiore a 25 cm, la scrittura apparirà sfocata. Anche una scrittura leggibile da una distanza di 25 cm appare sfocata se avvicinata a una distanza inferiore a 25 cm. E se la scrittura non fosse leggibile da una distanza inferiore a 25 cm? Come si può quindi rendere leggibile una scrittura con caratteri così piccoli? Ovviamente, è necessario l'aiuto di uno strumento ottico in grado di ingrandire la scrittura.
Strumenti ottici come specchio piatto, specchio concavo Dan specchio convesso non può essere utilizzato per leggere la scrittura perché lo specchio non è trasparente. D'altra parte, la lente è trasparente, quindi può essere utilizzata per leggere la scrittura. Nella lezione immagine della lente concava, viene spiegato che una lente concava può solo ridurre l'immagine di un oggetto. Al contrario, nell'argomento immagine della lente convessa Si spiega che una lente convessa può ingrandire l'immagine di un oggetto. Poiché può ingrandire l'immagine, lente convessa può essere progettato come una lente d'ingrandimento.
Osservate le due immagini seguenti. Nella Figura 1.3, l'oggetto è visto direttamente con l'occhio, dove appare piccolo perché l'angolo tra l'occhio e le due estremità dell'oggetto è piccolo. Nella Figura 1.4, l'occhio osserva l'oggetto attraverso una lente d'ingrandimento. La lente d'ingrandimento serve a formare un'immagine e ad ingrandirla, quindi ciò che l'occhio vede è l'immagine. L'immagine dell'oggetto osservata dall'occhio attraverso la lente d'ingrandimento appare più grande perché l'angolo formato tra l'occhio e le due estremità dell'immagine è maggiore.
Affinché l'occhio dell'osservatore possa vedere l'immagine attraverso la lente d'ingrandimento, l'immagine deve essere virtuale (l'immagine si trova davanti alla lente d'ingrandimento o sullo stesso lato dell'oggetto, come nella figura 1.4). Nell'argomento delle immagini delle lenti convesse, è stato spiegato che affinché l'immagine sia virtuale, la distanza dell'oggetto (s) deve essere minore o uguale alla lunghezza focale (f).
Didascalia :
s = distanza dell'oggetto
s' = distanza dell'immagine
h = altezza dell'oggetto
h' = altezza dell'ombra
F = punto focale della lente d'ingrandimento
θ = l'angolo tra la lente e le due estremità dell'oggetto. Nella Figura 1.3, la lente in questione è l'oculare, mentre nella Figura 1.4, la lente in questione è una lente convessa utilizzata come lente d'ingrandimento.
Nella Figura 1.3 (vista laterale), l'oggetto si trova a sinistra mentre l'occhio dell'osservatore è a destra. Nella Figura 1.4 (vista laterale), l'oggetto e la sua immagine prodotta dalla lente convessa si trovano a sinistra mentre l'occhio dell'osservatore è a destra.
Come usare una lente d'ingrandimento
Quando la distanza dell'oggetto (s) è uguale alla lunghezza focale (f), l'immagine è virtuale e la distanza dell'immagine (s') è infinita. L'infinito è la massima distanza dell'immagine virtuale perché punto lontano La distanza di un occhio normale è infinita. D'altra parte, la distanza minima dell'immagine virtuale è di 25 cm perché punto vicino La dimensione normale dell'occhio è di 25 cm.
Quando l'occhio osserva un'immagine virtuale all'infinito (il punto remoto), si trova in minima accomodazione, ovvero i muscoli ciliari sono al massimo del loro rilassamento. Per ottenere questo risultato, la distanza tra l'oggetto e la lente d'ingrandimento deve essere pari alla lunghezza focale della lente. Se la lunghezza focale della lente d'ingrandimento è di 25 cm, la distanza tra l'oggetto e la lente d'ingrandimento sarà di 25 cm.
D'altra parte, quando l'occhio vede un'immagine virtuale a una distanza di 25 cm (punto vicino), l'occhio si accomoda al massimo o muscolo ciliare dell'occhio nella condizione di massima tensione. Se la lunghezza focale della lente d'ingrandimento è di 25 cm, l'occhio vede un'immagine virtuale a una distanza di 25 cm quando la distanza dell'oggetto è la stessa del risultato del calcolo riportato di seguito.
Formula per lenti curve e specchi:
1/s = 1/f – 1/s'
Descrizione: s = distanza dell'oggetto, f = lunghezza focale, s' = distanza dell'immagine = punto prossimo = 25 cm
Una lente d'ingrandimento è una lente convessa, quindi la lunghezza focale è positiva. L'immagine è virtuale, quindi s' è negativo.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Se la distanza focale della lente d'ingrandimento è di 25 cm, l'occhio vede un'immagine virtuale a una distanza di 25 cm quando la distanza dell'oggetto è di 12,5 cm. La distanza tra l'oggetto e la lente d'ingrandimento non deve essere inferiore a 12,5 cm, altrimenti l'immagine prodotta dalla lente non può essere vista chiaramente dall'occhio.
Cosa succede se la lunghezza focale della lente d'ingrandimento è di 50 cm? Se la lunghezza focale della lente d'ingrandimento è di 50 cm, l'occhio vede un'immagine virtuale a una distanza di 25 cm quando la distanza dell'oggetto è la stessa del risultato del calcolo riportato di seguito.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
s = 50/3 = 16,67 cm
Se la distanza focale della lente d'ingrandimento è di 50 cm, l'occhio vede un'immagine virtuale a una distanza di 25 cm quando la distanza dell'oggetto è di 16,7 cm. La distanza tra l'oggetto e la lente d'ingrandimento non deve essere inferiore a 16,7 cm, altrimenti l'immagine prodotta dalla lente non può essere vista chiaramente dall'occhio.
Angolo di ingrandimento della lente d'ingrandimento
L'immagine di un oggetto vista attraverso una lente d'ingrandimento appare più grande se osservata da un occhio con minima accomodazione o da un occhio con massima accomodazione? Cosa è meglio usare come lente d'ingrandimento, una lente convessa con una lunga lunghezza focale o una lente convessa con una piccola lunghezza focale? A queste domande si può rispondere dopo aver appreso la formula per la lente d'ingrandimento.
