Článok o lúčových diagramoch pre rozptyľujúce (konkávne) šošovky
Ak sa objekt nachádza na jednej strane konkávnej šošovky, konkávna šošovka môže vytvoriť obraz objektu. Ak je známa poloha objektu na jednej strane konkávnej šošovky, ako nakresliť vytvorenie obrazu objektu? Predpokladajme, že objekt sa nachádza na ľavej strane konkávnej šošovky, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Oranžová čiara = konkávna šošovka
Modrá čiara = hlavná os
Šípka (zelená) = objekt
F1 = ohnisková vzdialenosť 1 a F2 = ohnisková vzdialenosť 2
Obraz objektu sa získa nakreslením všetkých svetelných lúčov prechádzajúcich objektom, ale to je menej praktické, pretože bude veľa čiar predstavujúcich svetelné lúče. Pre jednoduchosť sa vyberie len niekoľko svetelných lúčov, ktoré predstavujú všetky svetelné lúče prechádzajúce objektom. Keďže tento dej zahŕňa lom svetla, pri kreslení obrazu sa musí dodržiavať zákon lomu svetla.
Tri lúče svetla alebo tri lúče
Lúč 1:
Lúč 1, ktorý prichádza na konkávnu šošovku, je nakreslený rovnobežne s hlavnou osou a dotýka sa horného okraja objektu,
potom lámané konkávnou šošovkou, kde sa svetelný lúč láme, akoby vychádzal z ohniska. Prichádzajúce lúče a refrakčné lúče musia spĺňať zákon lomu svetla.
Lúč 2:
Lúč č. 2, ktorý prichádza smerom k konkávnej šošovke, sa kreslí, akoby smeroval do ohniska a dotýkal sa horného konca objektu.
potom lámané konkávnou šošovkou, kde lámaný svetelný lúč musí byť rovnobežný s hlavnou osou. Prichádzajúce lúče a priťahované lúče musia spĺňať zákon lomu svetla.
Lúč 3:
Lúč 3 prichádzajúci do konkávnej šošovky je nakreslený za priesečník konkávnej šošovky a hlavnej osi.
Tvorba obrazu (dva lúče)
Obrazový útvar je možné nakresliť pomocou iba dvoch lúčov, ako je znázornené nižšie. Ak sa použijú dva lúče, existujú tri možné tvary obrazu.
Lúč 1 a 2
Lúč 1 a 3
Lúč 2 a 3
Nakreslenie obrazového útvaru pomocou iba dvoch lúčov je potrebné upraviť podľa vzdialenosti objektu od konkávnej šošovky. Ak je vzdialenosť objektu od konkávnej šošovky ako na obrázku vyššie, existujú tri spôsoby, ako nakresliť obrazový útvar pomocou iba dvoch lúčov. Ak je vzdialenosť objektu od konkávnej šošovky iná ako na obrázku vyššie,
Napríklad, ak sa objekt nachádza medzi ohniskom a šošovkou, potom nie sú potrebné tri spôsoby nakreslenia obrazového útvaru, možno existujú iba dva spôsoby kreslenia.
Ak kreslíte obraz pomocou konkávnej šošovky, môžete si vybrať jednu metódu a nemusíte použiť dva alebo tri spôsoby.
Tvorba obrazu (tri lúče)
Obrazový obraz je možné nakresliť pomocou troch lúčov, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Ak vzdialenosť objektu od konkávnej šošovky nie je taká, ako je znázornené na obrázku vyššie, objekt sa nachádza medzi konkávnou šošovkou a ohniskom,
alebo ak sa objekt nachádza medzi ohniskom a stredom zakrivenia konkávnej šošovky, potom nie je potrebné, aby sa obraz dal nakresliť tromi spôsobmi, ako je to na obrázku vyššie. Obraz sa dá nakresliť iba dvoma spôsobmi.
Pozrite si príklad tvorby obrazu konkávnou šošovkou, kde sa vzdialenosť objektu od konkávnych šošoviek mení v závislosti od tvorby obrazu konkávnou šošovkou.
10 koncepčných otázok a odpovedí o lúčových diagramoch pre rozptylnú (konkávnu) šošovku.
1. Aký je účel lúčového diagramu v kontexte rozptylnej šošovky?
Lúčový diagram je schematické znázornenie, ktoré ukazuje, ako svetelné lúče menia smer pri prechode šošovkou. V kontexte rozptylovej šošovky ilustruje, ako sa dopadajúce svetelné lúče rozbiehajú po prechode šošovkou a ako sa zdá, že vychádzajú z jedného bodu na tej istej strane šošovky ako prichádzajúce svetlo (ohnisko).
2. Aké štandardné lúče sa používajú na nakreslenie lúčového diagramu pre rozptylnú šošovku?
Používajú sa tri štandardné lúče:
- Prvý lúč sa pohybuje rovnobežne s hlavnou osou a po lome sa zdá, že vychádza z ohniska.
- Druhý lúč prechádza priamo stredom šošovky bez toho, aby sa lámal.
- Tretí lúč smeruje k ohnisku na opačnej strane šošovky a vychádza rovnobežne s hlavnou osou.
3. Aký je rozdiel medzi obrazom vytvoreným rozptylnou šošovkou a obrazom vytvoreným spojnou šošovkou v lúčových diagramoch?
V lúčových diagramoch rozptylová šošovka vždy vytvára virtuálny, zvislý a zmenšený obraz umiestnený na tej istej strane šošovky ako objekt. Na druhej strane, spojná šošovka môže vytvárať skutočné, obrátené obrazy (ak je objekt za ohniskom) alebo virtuálne, zvislé obrazy (ak je objekt bližšie ako ohnisko).
4. Prečo je obraz vytvorený rozptylnou šošovkou vždy virtuálny, ako je vidieť na lúčových diagramoch?
V lúčových diagramoch pre rozptyľujúce sa šošovky sa lomené lúče rozbiehajú a v skutočnosti sa nestretávajú na druhej strane šošovky. Namiesto toho sa zdá, že vychádzajú z bodu na tej istej strane šošovky ako objekt, čo vedie k virtuálnemu obrazu.
5. Ako možno určiť zväčšenie obrazu z lúčového diagramu rozptylnej šošovky?
Zväčšenie obrazu možno určiť z lúčového diagramu porovnaním výšky obrazu (meranej od hlavnej osi k hornému okraju obrazu) s výškou objektu. V prípade rozptylovej šošovky bude obraz vždy menší ako objekt, čo naznačuje zväčšenie menšie ako 1.
6. Aká je úloha hlavnej osi v lúčovom diagrame rozptylovej šošovky?
Hlavná os v lúčovom diagrame je čiara, ktorá prechádza stredom šošovky a je kolmá na šošovku. Slúži ako referenčná čiara na sledovanie dráhy svetelných lúčov a lokalizáciu objektu, obrazu a ohniskových bodov.
7. Ako je znázornené ohnisko v lúčovom diagrame rozptylovej šošovky?
V lúčovom diagrame je ohnisko rozptylovej šošovky znázornené ako bod, z ktorého sa svetelné lúče rovnobežné s hlavnou osou po prechode šošovkou zdajú byť rozbiehajúce. Tento bod sa nachádza na tej istej strane šošovky ako prichádzajúce svetlo.
8. Aký je vzťah medzi vzdialenosťou medzi šošovkou a obrazom v diagrame lúčov rozptylovej šošovky k vzdialenosti objektu a ohniskovej vzdialenosti?
Vzťah je daný vzorcom pre šošovku 1/f = 1/v – 1/u, kde f je ohnisková vzdialenosť, v je obrazová vzdialenosť a u je vzdialenosť objektu. Keďže rozptylová šošovka má zápornú ohniskovú vzdialenosť, aj obrazová vzdialenosť je záporná, čo naznačuje, že obraz sa vytvára na tej istej strane šošovky ako objekt.
9. Ako možno predpovedať polohu obrazu pomocou lúčového diagramu pre rozptylnú šošovku?
Polohu obrazu možno predpovedať predĺžením lomených lúčov dozadu na strane objektu, kým sa nestretnú. Bod, kde sa predĺženia týchto lúčov pretínajú, je umiestnenie obrazu.
10. Čo sa stane s obrazom v lúčovom diagrame, keď sa objekt približuje k rozptylovej šošovke?
Ako sa objekt približuje k rozptylovej šošovke, aj obraz sa približuje k šošovke, ale zostáva na tej istej strane. Navyše, veľkosť obrazu sa zmenšuje s približovaním objektu k šošovke.
