Artikel over divergerende (concave) lenzen
Definitie van concave lenzen
Een type lens dat in het dagelijks leven wordt gebruikt, is de concave lens. Een concave lens is een lens met een dunner midden en dikkere randen. Concave lenzen zijn meestal rond, hoewel er ook niet-ronde lenzen bestaan. Net als convexe lenzen zijn concave lenzen gemaakt van glas, waardoor de brekingsindex van de lens hoger is dan die van lucht.
Soorten concave lenzen
Over het algemeen zijn er drie soorten concave lenzen, waarbij de vorm van de lens eruitziet zoals in de onderstaande afbeelding (zijaanzicht).
Het gebruik van concave lenzen
Als iemand objecten in de verte niet scherp kan zien, ofwel bijziend is, gebruikt hij een concave lens, een divergerende lens of een negatieve lens om zijn zicht te verbeteren. Concave lenzen worden gebruikt in brillen of contactlenzen om iemand te helpen objecten scherp te zien. Naast optische brillen en contactlenzen worden concave lenzen ook gebruikt in optische telescopen.
Het brandpunt (F) van de concave lens
Bekijk de afbeelding. De lichtstraal afkomstig van objecten die zich zeer ver weg bevinden, zoals de zon, is evenwijdig aan de hoofdas van de lens. In de afbeelding is de hoofdas van de lens een blauwe lijn.
Een lichtbundel valt op het concave lensoppervlak en de lens breekt de lichtbundel. De breking van licht door een concave lens volgt de wet van de lichtbreking. Alle lichtstralen worden gebroken alsof ze vanuit het brandpunt F2 komen , en de gebroken lichtbundel verspreidt zich in verschillende richtingen. Omdat de gebroken lichtbundel zich in meerdere richtingen voortplant, wordt een concave lens ook wel een divergerende lens genoemd.
Het brandpunt van F2 De brandpuntsafstand is de locatie van het beeld van een zeer ver object. Als de lichtbundel die door een concave lens wordt gebroken afkomstig is van de zon, zal het beeld van de zon verschijnen in het brandpunt van F.2Het menselijk oog beschouwt de lichtstraal als rechtuit bewegend. Daarom wordt de lichtstraal gebroken alsof deze van F komt.2 Het brandpunt is virtueel, ook al gaat de gebroken lichtstraal niet door het brandpunt. Omdat de lichtbundel niet door het brandpunt gaat, is het brandpunt van de concave lens virtueel, en het beeld van het object dat eruitziet alsof het zich in het brandpunt bevindt, is eveneens virtueel.
Het beeld van de concave lens
Holle lenzen kunnen alleen virtuele beelden vormen. Het virtuele beeld bestaat niet echt, maar het lijkt alsof het bestaat, omdat het menselijk oog de lichtstraal recht ziet bewegen, waardoor de hersenen concluderen dat het beeld bestaat. Als een scherm op een punt wordt geplaatst waar een virtueel beeld zou moeten zijn, is er geen beeld op het scherm te zien. De beeldvorming door holle lenzen wordt in detail uitgelegd in het hoofdstuk over beeldvorming door holle lenzen.
10 conceptuele vragen en antwoorden over divergerende (concave) lenzen.
1. Wat is een divergerende lens en wat zijn de belangrijkste kenmerken ervan?
Een divergerende lens, ook wel concave lens genoemd, is een lens die gebroken lichtstralen spreidt. Belangrijke kenmerken zijn een dunner midden dan de randen, het feit dat de lichtstralen na breking uiteenlopen en dat er altijd een virtueel, rechtopstaand en verkleind beeld ontstaat.
2. Hoe beïnvloedt een divergerende lens parallelle lichtstralen?
Een divergerende lens zorgt ervoor dat parallelle lichtstralen uit elkaar spreiden (divergeren) en lijken te komen uit één punt, het brandpunt. Het brandpunt bevindt zich aan dezelfde kant van de lens als het invallende licht.
3. Wat is de formule voor de lenssterkte en hoe wordt deze toegepast op een divergerende lens?
De formule voor de lenssterkte is P = 1/f, waarbij P de lenssterkte is en f de brandpuntsafstand. Bij een divergerende lens wordt de brandpuntsafstand als negatief beschouwd, waardoor de lenssterkte van een divergerende lens ook negatief is.
4. Kan een divergerende lens een reëel beeld produceren? Leg uit.
Nee, een divergerende lens kan geen reëel beeld produceren. Dit komt doordat de lichtstralen na het passeren van de lens uiteenlopen en lijken te komen van een punt aan dezelfde kant van de lens als de lichtbron, waardoor een virtueel beeld ontstaat.
5. Hoe verschilt het beeld dat door een divergerende lens wordt gevormd van het beeld dat door een convergerende lens wordt gevormd?
Een divergerende lens vormt een virtueel, rechtopstaand en verkleind beeld, terwijl een convergerende lens reële, omgekeerde beelden kan vormen (als het object zich voorbij het brandpunt bevindt) of virtuele, rechtopstaande beelden (als het object zich dichter bij het brandpunt bevindt).
6. Hoe maakt de lensmakersformule onderscheid tussen een convergerende en een divergerende lens?
De formule van de lenzenmaker is 1/f = (n2/n1 – 1) x (1/R1 – 1/R2), waarbij f de brandpuntsafstand is, n2 en n1 de brekingsindices en R1 en R2 de kromtestralen. Voor een divergerende lens is R1 negatief en R2 positief (rekening houdend met de conventie dat de straal positief is als het krommingsmiddelpunt zich aan de tegenoverliggende kant van het licht bevindt), terwijl voor een convergerende lens beide positief zijn.
7. Hoe beïnvloedt een divergerende lens het pad van een lichtstraal die door het optische middelpunt gaat?
Een lichtstraal die door het optische middelpunt van een divergerende lens gaat, vervolgt zijn weg in een rechte lijn, ongehinderd door de lens. Dit komt doordat de invalshoek van het licht in het optische middelpunt 0° is.
8. Wat is de brandpuntsafstand van een divergerende lens en hoe wordt deze conventioneel weergegeven?
De brandpuntsafstand van een divergerende lens is de afstand tussen de lens en het punt waar de divergerende lichtstralen lijken te ontstaan. Doorgaans wordt deze weergegeven als een negatieve waarde, wat aangeeft dat het brandpunt zich aan dezelfde kant van de lens bevindt als het invallende licht.
9. Wat gebeurt er met de grootte en positie van het beeld wanneer een object verder van een divergerende lens verwijderd raakt?
Naarmate een object zich verder van een divergerende lens verwijdert, neemt de beeldgrootte af en verschuift de beeldpositie dichter naar de lens. Het beeld blijft echter rechtopstaand en virtueel.
10. Kunnen divergerende lenzen worden gebruikt voor de correctie van bepaalde oogafwijkingen? Zo ja, welke?
Ja, divergerende lenzen kunnen worden gebruikt voor de correctie van myopie, oftewel bijziendheid. Deze aandoening wordt gekenmerkt door het onvermogen van het oog om scherp te stellen op verre objecten, waardoor deze wazig lijken. De divergerende lens helpt door het licht te spreiden voordat het het oog binnenkomt, waardoor het beeld als het ware terug naar het netvlies wordt verplaatst.
