Definícia lupy
Lupa alebo lupa je konvexná šošovka ktorý sa používa na to, aby oko videlo predmet, ktorý je ťažké pozorovať priamo okom. Lupa sa nazýva jednoduchá lupa, pretože má obmedzenú schopnosť zväčšovacie obraz objektu. V ďalšej lekcii sa dozviete o nejednoduchých zväčšovacích prístrojoch, ako sú mikroskopy atď.
Ako to funguje
Pri pohľade zblízka sa objekt javí ako veľký, ale pri pohľade z veľkej vzdialenosti sa javí ako malý. Blízko umiestnené objekty sa javia veľké kvôli veľkej veľkosti obrazu objektov vytvoreného na sietnici. Naopak, to isté sa pri pohľade z veľkej vzdialenosti javí ako malé kvôli malej veľkosti obrazu vytvoreného na sietnici. Veľkosť viditeľného objektu teda závisí od veľkosti obrazu objektu vytvoreného na sietnici. Veľké alebo malé obrazy objektov vytvorené na sietnici závisia od uhla, ktorý zviera oko a objekt, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Predmety, ktoré sú ďaleko od oka, sa javia menšie, pretože majú menšie uhly (θ) (obrázok 1.1). Naopak, predmety, ktoré sú blízko očí, vyzerajú významnejšie, pretože majú väčší uhol (obrázok 1.2). Dá sa usudzovať, že veľkosť predmetu videného okom sa dá zväčšiť alebo zmenšiť zvýšením alebo znížením uhla (θ). Uhol sa zväčší priblížením oka k predmetu. V opačnom prípade sa uhol minimalizuje držaním oka ďalej od predmetu.
Vyššie uvedené hodnotenie sa dá aplikovať aj na iné problémy. Ak nájdete abecedu, ktorá je taká malá, že máte problém s čítaním, čo urobíte pre prečítanie textu? Na základe vyššie uvedeného hodnotenia môžete priblížiť abecedu k oku tak, aby sa uhol medzi abecedou a očami zväčšil, takže písmo sa zväčší a bude čitateľné. Malo by sa uvedomiť, že blízky bod normálneho oka alebo najmenšia vzdialenosť, na ktorú je možné zaostriť normálnym okom, je 25 cm.
Preto, ak je vzdialenosť medzi abecedou a okom menšia ako 25 cm, abeceda sa javí rozmazaná. Abeceda, ktorú je možné čítať zo vzdialenosti iba 25 cm, sa javí rozmazaná, keď sa priblížime k vzdialenosti medzi abecedou a očami menšej ako 25 cm. Ako teda dosiahnuť, aby bola abeceda s malou veľkosťou písma čitateľná? Samozrejme, potrebujete pomoc optického prístroja, ktorý dokáže abecedu zväčšiť.
Optické prístroje, ako sú rovinné zrkadlá, konkávne zrkadlá a konvexné zrkadlá, nemožno použiť na čítanie abecedy, pretože zrkadlo nie je priehľadné. Namiesto toho je šošovka priesvitná, takže sa dá použiť na čítanie abecedy. V lekcii o tvorbe obrazu konkávnou šošovkou je vysvetlené, že konkávna šošovka dokáže obraz objektu iba zmenšiť. V téme o tvorbe obrazu konvexnou šošovkou je vysvetlené, že konvexná šošovka dokáže obraz objektu zväčšiť, takže konvexná šošovka môže byť navrhnutá ako lupa alebo lupa.
Na obrázku 1.3 sú objekty videné priamo okom, pričom sa javia malé kvôli uhlu medzi očami a dvoma koncami objektu, teda malému. Na obrázku 1.4 oko vidí objekty cez lupu. Lupa slúži na vytvorenie obrazu a jeho zväčšenie tak, aby to, čo oko vidí, bol obraz. Obraz objektu pozorovaný okom cez lupu sa javí ako výraznejší, pretože uhol, ktorý zviera oko a dva konce obrazu, je výraznejší.
Aby oko pozorovateľa videlo obraz cez zväčšovacie sklosa obraz musí byť virtuálny (t. j. obraz je pred loupe, Alebo obraz je na rovnakej strane ako objekt, ako na obrázku 1.4). Pokiaľ ide o tvorba obrazu pomocou konvexná šošovka, bolo vysvetlené, že pre obraz byť virtuálny, objekt vzdialenosť (do) musí byť menšia alebo rovnaká ako ohnisko dĺžka (f).
s = do = vzdialenosť objektu
s' = di = vzdialenosť obrazu
h = ho = výška objektu
h' = hi = výška obrázka
F = ohnisko
θ = uhol medzi šošovkou a dvoma koncami objektu. Na obrázku 1.3 je daná šošovka okulár, zatiaľ čo na obrázku 1.4 je daná šošovka konvexná šošovka, ktorá sa používa ako lupa.
Na obrázku 1.3 (obrázok pozerá zboku) je predmet vľavo, zatiaľ čo oko pozorovateľa je vpravo. Na obrázku 1.4 (obraz pozerá zboku) sú predmety a obraz predmetov vytvorený konvexnou šošovkou vľavo, zatiaľ čo oko pozorovateľa je vpravo.
Ako používať loupe
Keď sa vzdialenosť objektu (do) rovná ohniskovej vzdialenosti (f), obraz je virtuálny a vzdialenosť obrazu (di) je nekonečná. Nekonečno je maximálna vzdialenosť virtuálneho obrazu, pretože vzdialený bod normálneho oka je nekonečný. Minimálna vzdialenosť virtuálneho obrazu je 25 cm, pretože blízky bod normálneho oka je 25 cm.
Keď oko vidí virtuálny obraz v nekonečnej vzdialenosti (vzdialený bod), oči majú minimálnu akomodáciu, respektíve ciliárne svaly oka sú najviac uvoľnené. Na dosiahnutie tohto cieľa musí byť vzdialenosť medzi predmetom a lupou rovnaká ako ohnisková vzdialenosť. Ak je ohnisková vzdialenosť lupy 25 cm, vzdialenosť medzi predmetmi a lupou je 25 cm.
Naopak, keď oko vidí virtuálny obraz vo vzdialenosti 25 cm (blízky bod), oči akomodujú maximálne alebo ciliárne svaly v najnapätejšom stave. Ak je ohnisková vzdialenosť lupy 25 cm, potom oko vidí virtuálny obraz vo vzdialenosti 25 cm, keď je vzdialenosť objektu rovnaká ako výsledok výpočtu nižšie.
Rovnica šošovky a konvexného zrkadla:
1/d = 1/f – 1/d
do = vzdialenosť objektu, f = ohnisková vzdialenosť, di = vzdialenosť obrazu = blízky bod = 25 cm
Lupa je konvexná šošovka, takže ohnisková vzdialenosť je kladná. Virtuálny obraz, takže obrazová vzdialenosť (di) je záporná.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 25/2 = 12.5 cm
Ak je ohnisková vzdialenosť lupy 25 cm, oko vidí virtuálny obraz vo vzdialenosti 25 cm, keď je vzdialenosť 12.5 cm. Vzdialenosť medzi objektom a lupou by nemala byť menšia ako 12.5 cm, pretože oko nevidí obraz vytvorený lupou.
Čo ak je ohnisková vzdialenosť lupy 50 cm? Ak je ohnisková vzdialenosť lupy 50 cm, oko vidí virtuálny obraz vo vzdialenosti 25 cm, keď je vzdialenosť rovnaká ako výsledok výpočtu nižšie.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
do = 50/3 = 16.67 cm
Ak je ohnisková vzdialenosť lupy 50 cm, oko vidí virtuálny obraz vo vzdialenosti 25 cm, keď je vzdialenosť objektu 16.7 cm. Vzdialenosť medzi objektom a lupou by nemala byť menšia ako 16.7 cm, pretože obraz vytvorený lupou nie je okom jasne viditeľný.
