Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Konvexná šošovka je šošovka, ktorej stred je hrubší ako okraje.
V modernom svete stále viac ľudí nosí okuliare, no málokto sa zamýšľa nad tvarom šošoviek, ktorými sú vybavené. Zvyčajne, ak máme zrakovú chybu, nemyslíme na to, ako sa to stane, že vidíme jasne s okuliarmi, ale zle bez nich. V prípade najpopulárnejších defektov - ako je krátkozrakosť a ďalekozrakosť - sa na korekciu používajú sférické šošovky, teda šošovky, pri ktorých sú obe plochy sférické. Konvexné šošovky sa bežne používajú na korekciu ďalekozrakosti. Bude však takýto objektív zaostrovať svetlo za každých podmienok? Alebo sa to môže stať rozptýlením? Budeme o tom hovoriť v tomto článku.
Typy konvexných šošoviek
Šošovky sa delia na:
- konvexné, čo zahŕňa šošovky:
a) bikonvexné - ohraničené na oboch stranách konvexnými guľovými plochami (obr. 1.)
Ryža. 1. Bikonvexná šošovka
b) plankonvexné - ohraničené na jednej strane plochým povrchom a na druhej strane konvexnou guľou (obr. 2).
Ryža. 2. Plano-konvexná šošovka
c) konkávno-konvexné - ohraničené na jednej strane konkávnou guľovou plochou a na druhej strane konvexnou guľovou plochou (obr. 3).
Ryža. 3. Konkávno-konvexná šošovka
- konkávne šošovky, o ktorých sa podrobne hovorí v článku "Konkávna šošovka: čo to je, vzorce, aplikácia" .
Ako môžete vidieť na obrázkoch 1-3 vyššie, konvexné šošovky sú „hrubšie“ v strede a tenšie na koncoch (okrajoch). To im umožňuje odlíšiť ich od konkávnych šošoviek, ktoré sú v strede „tenšie“.
Vzorce
Vieme, že zaostrovacia schopnosť danej šošovky (ktorú optik nazývajú optická sila) závisí od polomeru zakrivenia dvoch povrchov, ako aj od indexov lomu materiálu, z ktorého je šošovka vyrobená a prostredia, v ktorom sa nachádza. Dá sa teda napísať, že:
D=1 / f=( n2/ n1- 1 )(1 / R1+ 1 / R2), kde:
- D - optická sila šošovky (z angl.optic power). Ide o fyzikálnu veličinu rovnajúcu sa prevrátenej hodnote ohniskovej vzdialenosti šošovky (f). Jeho jednotkou je dioptria, čo je prevrátená hodnota metra [ 1/m ];
- f - ohnisková vzdialenosť objektívu;
- n2 - index lomu materiálu, z ktorého je daná šošovka vyrobená;
- n1 - index lomu média, v ktorom sa daná šošovka nachádza;
- R1a R2 - polomery zakrivenia šošovky [m].
Pre polomery zakrivenia šošovky existuje a bude sa používať táto konvencia: R>0 pre konvexný povrch, R<0 для вогнутой поверхности и R → ∞ для плоской поверхности.
Na základe vyššie uvedeného vzorca môže tá istá šošovka meniť svoju optickú silu v závislosti od indexu lomu prostredia, v ktorom sa nachádza. Šošovka, ktorá sa na vzduchu zbieha, sa môže po ponorení do vhodnej kvapaliny stať divergentnou (obr. 4).
Ryža. 4. Šošovka, ktorá sa zbiehala vo vzduchu, sa stala divergentnou, keď sa ponorila do kvapaliny s indexom lomu vyšším, ako je jej index lomu
Príklad
Pozrime sa na príklad.
Stav.
Bikonvexná sklenená šošovka s indexom lomu ns=1,5 a ohniskovou vzdialenosťou f1=10 cm=0,1 m vo vode bola ponorená do vzduchu (nw=1,33). Aká je teraz ohnisková vzdialenosť?
Rozhodnutie.
Napíšme rovnicu šošovky pre vodu a vzduch:
pre vzduch: 1 / f1=(ns- 1)(1 / R1+ 1 / R2),
pre vodu: 1 / f2=(ns/ nw- 1 )(1 / R1+ 1 / R2).
Všimnite si, že v oboch prípadoch je násobiteľ (1 / R1+ 1 / R2) konštantná hodnota. Teraz to určíme z prvej rovnice a dosadíme do druhej:
1 / (ns- 1)f1=(1 / R1+ 1 / R2)
1 / f2=(ns/ nw- 1)1 / (ns- 1)f1
Teraz môžeme vypočítať ohniskovú vzdialenosť šošovky vo vode:
f2=( ns- 1 )f1n w) / ( ns- nw), potom
f2=( (1,5 - 1)0,11,33 ) / ( 1,5 - 1,33 )=0,0665 / 0,17 ≈ 0,39 cm♈ 0,39 cm
Ohnisková vzdialenosť šošovky vo vode je teda 39 cm.
V dôsledku toho vidíme, že keď sa zmení prostredie, v ktorom sa šošovka nachádza, zmení sa jej ohnisková vzdialenosť. V zobrazenom prípade je táto zmena takmer štvornásobná. Ohnisková vzdialenosť sa zväčšuje a tým aj optická sila klesá.