Artikel om stråldiagram för konvergerande (konvexa) linser
Om ett objekt befinner sig på ena sidan av den konvexa linsen, kan den konvexa linsen bilda objektets bild. Om objektets position på ena sidan av den konvexa linsen är känd, hur ritar man då objektets bildformation? Anta att ett objekt befinner sig på vänster sida av den konvexa linsen, som visas nedan.
Orange linje = konvex lins
Blå linje = huvudaxel
Pil (grön) = objekt
F1 = brännvidd 1 och F2 = brännvidd 2
Figuren av objektets bild erhålls genom att rita alla ljusstrålar som passerar genom objektet, men detta är mindre praktiskt eftersom det kommer att finnas många linjer som representerar ljusstrålar. För enkelhetens skull väljs bara ett fåtal ljusstrålar för att representera alla ljusstrålar som passerar genom objektet. Eftersom denna händelse involverar ljusbrytning måste ljusbrytningslagen följas när bilden ritas.
Tre ljusstrålar eller tre strålar
Stråle 1:
Stråle 1 eller ljusstrålen 1 som kommer mot den konvexa linsen dras parallellt med linsens huvudaxel och berör objektets övre ände,
bryts sedan av den konvexa linsen, där den brutna ljusstrålen måste passera genom fokuspunkten 2. De inkommande strålarna och brytningsstrålarna som dras måste uppfylla ljusbrytningslagen.
Stråle 2:
Stråle 2 eller ljusstrålen 2 som kommer till den konvexa linsen dras för att passera fokuspunkten 1 och beröra objektets övre ände,
bryts sedan av den konvexa linsen, där den brutna ljusstrålen måste vara parallell med huvudaxeln. De inkommande strålarna och de brytande strålarna som dras måste uppfylla ljusbrytningslagen.
Stråle 3:
Strålen 3 eller ljusstrålen 2 som träffar den konvexa linsen dras genom skärningspunkten mellan den konvexa linsen och huvudaxeln och berör objektets övre ände; sedan skickas ljusstrålen framåt.
Bildandet av bilden (två strålar)
Bildformationen kan ritas med endast två strålar, som visas nedan. Om man använder två strålar finns det tre möjliga bildformationer.
Stråle 1 och 2
Stråle 1 och 3
Stråle 2 och 3
Figuren av bildformationen med endast två ljusstrålar behöver också justeras med hjälp av objektets avstånd från den konvexa linsen. Om objektets avstånd från den konvexa linsen är som i figuren ovan finns det tre sätt att rita bildformationen med endast två strålar. Om objektets avstånd från den konvexa linsen skiljer sig från figuren ovan, till exempel om objektet befinner sig mellan fokuspunkten och krökningens centrum,
då behövs det inte tre sätt att rita bildformationen, kanske finns det bara två sätt att rita.
Om du ritar en bildformation med den konvexa linsen kan du välja en metod.
Bildandet av bilden (tre strålar)
Objektformationen kan ritas med hjälp av tre strålar, som visas nedan.
Om objektets avstånd från den konvexa linsen inte är som i figuren ovan, till exempel om objektet befinner sig mellan den konvexa linsen och fokuspunkten, eller om ett objekt befinner sig mellan fokuspunkten och centrum för den konvexa linsens krökning, behöver man inte rita bildformationen med hjälp av tre sätt som i figuren ovan. Det kan bara finnas två sätt att rita bildformationen.
- FrågaVilka är de tre huvudstrålarna som används för att rita stråldiagram för en konvergerande lins? SvarDe tre huvudstrålarna är: (1) den parallella strålen som kommer parallellt med huvudaxeln och går genom den bortre fokuspunkten efter refraktion; (2) den centrala strålen som passerar rakt genom linsens centrum utan avvikelse; (3) den fokusstråle som närmar sig linsen genom att passera genom den närmaste fokuspunkten och lämnar linsen parallell med huvudaxeln.
- FrågaHur beter sig strålen som passerar genom linsens optiska centrum i ett stråldiagram för en konvergerande lins? SvarStrålarna som passerar genom linsens optiska centrum fortsätter i samma riktning utan att böjas. Detta beror på att linsens två ytor vid det optiska centrumet är parallella och det finns därför ingen nettoavvikelse.
- FrågaVart bryts strålen som initialt färdas parallellt med huvudaxeln i ett stråldiagram för en konvergerande lins? SvarStrålen som initialt färdas parallellt med huvudaxeln bryts genom linsen och passerar genom fokuspunkten på linsens andra sida.
- FrågaHur beter sig strålen som passerar genom den närmaste fokuspunkten i ett stråldiagram för en konvergerande lins? SvarStrålen som passerar genom den närmaste fokuspunkten kommer vid brytning att lämna linsen och färdas parallellt med huvudaxeln.
- FrågaVar skär de brutna strålarna varandra i ett stråldiagram för en konvergerande lins när objektet är bortom fokuspunkten? SvarNär objektet befinner sig bortom fokuspunkten skär de brutna strålarna varandra på motsatt sida av linsen och bildar en verklig och inverterad bild.
- FrågaVad representerar skärningspunkten mellan de brutna strålarna i ett stråldiagram för en konvergerande lins? SvarSkärningspunkten mellan de brutna strålarna representerar platsen för bilden som bildas av linsen. Detta kan vara en verklig eller en virtuell bild, beroende på objektets position.
- FrågaHur ändras bildens position i ett stråldiagram när objektet rör sig från oändligheten mot linsen? SvarNär objektet rör sig från oändligheten mot linsen, rör sig bilden från fokuspunkten på motsatt sida av linsen mot oändligheten. Om objektet korsar fokuspunkten och kommer inom den, blir bilden virtuell, upprätt och förstorad, och verkar befinna sig på samma sida som objektet.
- FrågaVarifrån verkar de brutna strålarna divergera i ett stråldiagram för en konvergerande lins när objektet befinner sig inom fokuspunkten? SvarNär objektet befinner sig inom fokuspunkten verkar de brutna strålarna divergera från en punkt på samma sida av linsen som objektet, vilket indikerar platsen för den virtuella, upprättstående och förstorade bilden.
- FrågaVad betyder det när de brutna strålarna i ett stråldiagram för en konvergerande lins inte skär varandra? SvarOm de brutna strålarna inte skär varandra betyder det att den bildade bilden är virtuell. Detta händer när objektet placeras inom linsens brännvidd. I det här fallet verkar strålarna divergera från en punkt bakom linsen på objektets sida.
-
Fråga : Hur påverkar linsens material stråldiagrammet för en konvergerande lins? Svar : Linsens material påverkar dess brytningsindex. Ett högre brytningsindex gör att strålarna böjs mer när de kommer in i linsen, vilket ändrar fokuspunkternas positioner och därigenom påverkar det resulterande stråldiagrammet. De grundläggande reglerna för att rita stråldiagrammet förblir dock desamma.
