Článok o rozptylových (konkávnych) šošovkách
Definícia konkávnych šošoviek
Jeden typ šošovky používaný v každodennom živote je konkávna šošovka. Konkávna šošovka je šošovka s tenším stredom a hrubšími okrajmi. Konkávne šošovky sú zvyčajne kruhové, hoci existujú aj šošovky, ktoré nie sú kruhové. Konkávne šošovky, rovnako ako konvexné šošovky, sú vyrobené zo skla, takže šošovka má index lomu väčší ako index lomu vzduchu.
Typy konkávnych šošoviek
Vo všeobecnosti existujú tri typy konkávnych šošoviek, pričom tvar šošovky vyzerá ako na obrázku nižšie (bočný pohľad).
Použitie konkávnych šošoviek
Ak oči človeka nevidia vzdialené objekty jasne alebo je krátkozraký, použije na zlepšenie videnia konkávnu šošovku, divergentnú šošovku alebo negatívnu šošovku. Konkávne šošovky sa používajú na okuliaroch alebo kontaktných šošovkách, aby človeku pomohli vidieť objekty. Okrem optických okuliarov a kontaktných šošoviek sa konkávne šošovky používajú aj v optických ďalekohľadoch.
Ohnisko (F) konkávnej šošovky
Všimnite si obrázok. Svetelný lúč, ktorý vychádza z objektov, ktoré sú veľmi vzdialené, ako napríklad Slnko, je rovnobežný s hlavnou osou šošovky. Na obrázku je hlavná os šošovky modrá čiara.
Na povrch šošovky, ktorý je konkávny, dopadá svetelný lúč a šošovka ho láme. Lom svetla konkávnou šošovkou sa riadi zákonom lomu svetla. Všetky svetelné lúče sa lámu, akoby vychádzali z ohniska F² , a lomený svetelný lúč sa šíri rôznymi smermi. Lomený svetelný lúč sa šíri viacerými smermi, takže konkávna šošovka sa nazýva rozptylová šošovka.
Ústredný bod F2 je umiestnenie obrazu z veľmi vzdialeného objektu. Ak svetelný lúč lámaný konkávnou šošovkou pochádza zo Slnka, obraz Slnka sa objaví v ohnisku F2Ľudské oko vníma svetelný lúč ako priamočiary. Preto sa svetelný lúč láme, akoby vychádzal z F2 ohnisko, aj keď lomený lúč svetla neprechádza ohniskom. Pretože svetelný lúč neprechádza ohniskom, ohnisko konkávnej šošovky je virtuálne a obraz objektu, ktorý vyzerá, akoby bol v ohnisku, je tiež virtuálny.
Obrázok konkávnej šošovky
Konkávne šošovky dokážu vytvárať iba virtuálne obrazy. Virtuálny obraz neexistuje, ale akoby existoval, pretože ľudské oko vidí svetelný lúč pohybujúci sa priamo, takže ľudský mozog usudzuje, že obraz existuje. Ak je obrazovka umiestnená v bode, kde je virtuálny obraz, na obrazovke sa žiadny obraz nezobrazí. Tvorba obrazu konkávnymi šošovkami je podrobne vysvetlená v téme o tvorbe obrazu konkávnymi šošovkami.
10 koncepčných otázok a odpovedí o rozptylových (konkávnych) šošovkách.
1. Čo je to rozptyľovacia šošovka a aké sú jej kľúčové vlastnosti?
Rozptyľujúca šošovka, známa aj ako konkávna šošovka, je šošovka, ktorá rozptyľuje lomené svetelné lúče. Medzi jej kľúčové vlastnosti patrí tenší stred ako okraje, svetelné lúče sa po lome rozbiehajú a vždy vytvára virtuálny, zvislý a zmenšený obraz.
2. Ako rozptyľujúca šošovka ovplyvňuje rovnobežné svetelné lúče?
Rozptyľujúca šošovka spôsobí, že sa rovnobežné svetelné lúče rozptýlia (rozbiehajú) a budú sa zdať, akoby vychádzali z jedného bodu nazývaného ohnisko. Ohnisko sa nachádza na tej istej strane šošovky ako prichádzajúce svetlo.
3. Aký je vzorec pre výpočet optickej sily šošovky a ako sa aplikuje na rozptylovú šošovku?
Vzorec pre výpočet optickej sily šošovky je P = 1/f, kde P je optická sila šošovky a f je ohnisková vzdialenosť. Pri rozptylovej šošovke sa ohnisková vzdialenosť považuje za zápornú, preto je aj optická sila rozptylovej šošovky záporná.
4. Môže rozptyľujúca šošovka vytvoriť skutočný obraz? Vysvetlite.
Nie, rozptyľujúca šošovka nemôže vytvoriť skutočný obraz. Je to preto, že svetelné lúče sa po prechode šošovkou rozbiehajú a zdá sa, že vychádzajú z bodu na tej istej strane šošovky ako zdroj svetla, čím sa vytvára virtuálny obraz.
5. Aký je rozdiel medzi obrazom vytvoreným rozptylnou šošovkou a obrazom vytvoreným spojnou šošovkou?
Rozptyľujúca šošovka vytvára virtuálny, zvislý a zmenšený obraz, zatiaľ čo spojná šošovka môže vytvárať skutočné, invertované obrazy (ak je objekt za ohniskom) alebo virtuálne, zvislé obrazy (ak je objekt bližšie ako ohnisko).
6. Ako rozlišuje vzorec výrobcu šošoviek medzi spojnou a rozptylnou šošovkou?
Vzorec výrobcu šošoviek je 1/f = (n2/n1 – 1) x (1/R1 – 1/R2), kde f je ohnisková vzdialenosť, n2 a n1 sú indexy lomu a R1 a R2 sú polomery zakrivenia. Pre rozptylovú šošovku je R1 záporný a R2 kladný (pri dodržaní konvencie, že polomer je kladný, ak je stred zakrivenia na opačnej strane svetla), zatiaľ čo pre spojnú šošovku sú oba polomery kladné.
7. Ako rozptyľujúca šošovka ovplyvňuje dráhu svetelného lúča prechádzajúceho jej optickým stredom?
Svetelný lúč, ktorý prechádza optickým stredom rozptylovej šošovky, pokračuje v priamke bez toho, aby bol šošovkou ovplyvnený. Je to preto, že uhol dopadu svetla v optickom strede je 0°.
8. Aká je ohnisková vzdialenosť rozptylovej šošovky a ako sa konvenčne znázorňuje?
Ohnisková vzdialenosť rozptylovej šošovky je vzdialenosť medzi šošovkou a bodom, z ktorého vychádzajú rozptyľujúce sa svetelné lúče. Bežne sa vyjadruje ako záporná hodnota, čo znamená, že ohnisko je na tej istej strane šošovky ako prichádzajúce svetlo.
9. Čo sa stane s veľkosťou a polohou obrazu, keď sa objekt vzdiali od rozptylovej šošovky?
Ako sa objekt vzďaľuje od rozptylovej šošovky, veľkosť obrazu sa zmenšuje a poloha obrazu sa približuje k šošovke. Obraz však zostáva vzpriamený a virtuálny.
10. Môžu sa rozptylové šošovky použiť na korekciu určitých očných chýb? Ak áno, ktoré?
Áno, rozptylové šošovky sa dajú použiť na korekciu krátkozrakosti alebo myopie. Tento stav je charakterizovaný neschopnosťou oka zaostriť na vzdialené objekty, čo spôsobuje ich rozmazaný obraz. Rozptylová šošovka pomáha rozptýliť svetlo predtým, ako vstúpi do oka, a tým efektívne presunie obraz späť na sietnicu.
