Pagrindinės spindulių sklidimo glaudžiamajame lęšyje taisyklės
Pažiūrėję per glaudžiamąjį lęšį (išgaubtos formos šukę) pastebėtumėte, kad jis pakeičia daiktų atvaizdus. Daiktai gali atrodyti didesni arba mažesni priklausomai nuo atstumo iki glaudžiamojo lęšio. Pavyzdžiui, žvakę artinant prie glaudžiamojo lęšio, ekrane stebimas jos atvaizdas didėja (4.3.1 pav.). Norint sužinoti, koks būtų daikto atvaizdas, nebūtina kiekvieną kartą atlikti bandymo. Pakanka išmanyti pagrindines spindulių sklidimo glaudžiamajame lęšyje taisykles.
Prieš pradėdami jas aptarti, prisiminkime pagrindinius fizikinius dydžius, apibūdinančius lęšį (4.3.2 pav.):
- lęšio optinis centras žymimas O;
- lęšio židinys žymimas raide F;
- lęšio židinio nuotolis taip pat žymimas raide F;
- lęšio dvigubas židinio nuotolis žymimas 2F.
Spindulių sklidimą glaudžiamajame lęšyje nusako šios pagrindinės taisyklės (4.3.2 pav.):
- Spindulys (1), einantis per lęšio optinį centrą, nelūžta.
- Spindulys (2), lygiagretus su pagrindine optine ašimi, lūžęs eina per lęšio židinį.
- Spindulys (3), einantis per lęšio židinį, lūžęs sklinda lygiagrečiai su pagrindine optine ašimi.
Glaudžiamuoju lęšiu gaunamo atvaizdo braižymas
Mus supantys daiktai sudaryti iš daugybės taškų. Braižant daikto AB atvaizdą pirmiausia randami kraštinių daikto taškų A ir B atvaizdai (4.3.3 pav.). Taško A atvaizdui gauti pakanka dviejų spindulių. Vieną spindulį nukreipiame lygiagrečiai su pagrindine optine ašimi. Lūžęs jis eina per židinį. Kitą spindulį brėžiame per lęšio optinį centrą. Ten, kur už lęšio susikerta abu spinduliai, yra taško A atvaizdas A1. Jis yra tikrasis, nes čia susikerta patys spinduliai, o ne jų tęsiniai. Iš taško A1 brėžiame statmenį į pagrindinę optinę ašį ir randame tašką B1, kuris yra taško B atvaizdas. Sujungę daikto pradžios ir galo taškų atvaizdus A1 ir B1, gauname sumažintą, apverstą daikto atvaizdą. A1B1 yra daikto AB tikràsis ãtvaizdas, nes jį sudaro lęšyje lūžę spinduliai.
Glaudžiamojo lęšio didinimas
Nagrinėdami, kaip braižomas glaudžiamojo lęšio kuriamo daikto atvaizdas, įsitikinote, kad jis sumažintas (4.3.3 pav.). Tačiau glaudžiamuoju lęšiu galima gauti ir padidintą daikto atvaizdą. Raskime daikto atvaizdą, kai daiktas yra labai arti lęšio (tarp lęšio ir pagrindinio jo židinio). Kaskart piešti lęšį ir daiktą pabosta, todėl pakeiskime juos simboliais (4.3.4 pav.). Vieną spindulį (1) nukreipiame lygiagrečiai su pagrindine optine ašimi. Lūžęs jis eina per lęšio židinį. Kitą spindulį (2) brėžiame per lęšio optinį centrą. Pratęsiame abu spindulius. Ten, kur susikerta abiejų spindulių tęsiniai, yra taško A atvaizdas A1. Jis yra menamàsis, nes čia susikerta ne patys spinduliai, o tik jų tęsiniai. Ieškodami taško B atvaizdo, brėžiame statmenį į pagrindinę optinę ašį ir randame tašką B1. Tai yra taško B atvaizdas. Sujungiame daikto pradžios taškų atvaizdus A1 ir B1 ir gauname padidintą, neapverstą, menamąjį daikto atvaizdą.
Tiẽsiniu lę̃šio didinimu vadinamas atvaizdo ir daikto tiesinių matmenų santykis. Jis žymimas graikų abėcėlės raide Γ (tariama „gama“). 4.3.5 paveiksle pavaizduotas daiktas, nutolęs nuo glaudžiamojo lęšio atstumu, didesniu už židinio nuotolį, bet mažesniu už dvigubą židinio nuotolį. Daikto aukštį įprasta žymėti raide h, o atvaizdo aukštį – raide H. Atsižvelgus į šiuos žymenis, lęšio tiesinį didinimą galima išreikšti taip:
Čia Γ > 1 – daikto atvaizdas yra padidintas; Γ < 1 – daikto atvaizdas yra sumažintas.
Lęšio didinimą galima apskaičiuoti ir kitaip. Reikia išmatuoti atstumą nuo daikto iki lęšio (d) ir atstumą nuo daikto atvaizdo iki lęšio (f) (4.3.5 pav.). Šiuo atveju tiesinį lęšio didinimą galima išreikšti daikto ir jo atvaizdo atstumų iki lęšio santykiu:
Padidintiems daiktų atvaizdams gauti buityje naudojame didinamąjį stiklą (4.3.6 pav.), kuris fizikos moksle vadinamas lupà. Apie šio prietaiso veikimo principą daugiau sužinosite nagrinėdami kitą vadovėlio skyrių.
Klausimai ir užduotys
- Kokias žinote spindulių sklidimo lęšyje taisykles? Kurias taisykles patogu taikyti ieškant glaudžiamuoju lęšiu gaunamo daikto atvaizdo?
- Kokius daiktų atvaizdus galima gauti glaudžiamaisiais lęšiais?
- Kaip glaudžiamuoju lęšiu gauti padidintą, neapverstą, menamąjį daikto atvaizdą? Kaip daikto atvaizdas priklauso nuo atstumo tarp daikto ir glaudžiamojo lęšio? Pažiūrėkite vaizdo įrašą ir apibendrinkite stebėjimo rezultatus. Esant galimybei atlikite šį bandymą.
- Kur gali būti daiktas glaudžiamojo lęšio atžvilgiu, kad susidarytų apverstas jo atvaizdas? Atsakymą papildykite aiškinamuoju brėžiniu.
- Ar naudojant glaudžiamąjį lęšį gali nesusidaryti daikto atvaizdas? Atsakymą papildykite aiškinamuoju brėžiniu.
- Mergaitė per lupą stebi boružėlę (4.3.6 pav.). Boružėlės atvaizdo ir jos matmenų santykis lygus 3. Kam lygus lupos didinimas? Kam lygus boružėlės atvaizdo iki lupos ir jos atstumo iki lupos santykis?
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"