Φακοί

Ο φακός είναι ένα κομμάτι από διαφανές υλικό που έχει γενικά στρογγυλή μορφή και έχει δύο γυαλισμένες επιφάνειες, μία ή και τα δύο είναι κυρτά και μπορεί να είναι κυρτά (διογκωμένα) ή κοίλα (όχι διογκωμένα) (καταθλιπτικά). Οι καμπύλες είναι συνήθως πάντα σφαιρικές, πράγμα που σημαίνει ότι η ακτίνα καμπυλότητας είναι σταθερή. Η ικανότητα ενός φακού να παράγει εικόνες από πράγματα μπροστά του είναι μια σημαντική ποιότητα. Τα γυαλιά οράσεως, οι φακοί επαφής, οι μεγεθυντικοί φακοί τσέπης, οι συμπυκνωτές προβολής, τα φώτα σήματος, τα σκόπευτρα και οι στοιχειώδεις κάμερες σε κουτί χρησιμοποιούν όλα μεμονωμένους φακούς. Για τη διόρθωση των εκτροπών, ένας αριθμός φακών από διάφορα υλικά ενώνονται συχνά ως σύνθετος φακός σε ένα σωλήνα. Οι σύνθετοι φακοί χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία εξοπλισμού, όπως κάμερες, μικροσκόπια και τηλεσκόπια.

Τι είναι το Lens;

Ο φακός είναι ένα κομμάτι από διαφανές υλικό που σχηματίζεται για να κάμπτει τις ακτίνες φωτός με συγκεκριμένο τρόπο καθώς αυτές περάσουν μέσα από αυτό, είτε αυτό σημαίνει ότι οι ακτίνες συγκλίνουν ή αποκλίνουν από μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Ο φακός μπορεί να είναι κατασκευασμένος από γυαλί ή πλαστικό και η μορφή του φακού ελέγχει εάν οι ακτίνες φωτός συγκλίνουν ή αποκλίνουν. Ο όρος "φακός" προέρχεται από τη λατινική λέξη για "φακή", λόγω των ομοιοτήτων της μορφής μεταξύ ενός συγκλίνοντος φακού και ενός οσπρίου.

Επειδή το υλικό του φακού έχει διαφορετικό δείκτη διάθλασης από τον περιβάλλοντα αέρα, η πραγματική κάμψη των ακτίνων φωτός που δημιουργείται από έναν φακό συμβαίνει. Ο νόμος της διάθλασης του Snell περιγράφει αυτή τη συμπεριφορά συνδέοντας τη διαφορά γωνίας μεταξύ της προσπίπτουσας και της διαθλασμένης ακτίνας φωτός με τους δείκτες διάθλασης για τα δύο υλικά.

Συνοπτικά, ο νόμος ορίζει ότι εάν μετακινηθείτε από μια ουσία χαμηλότερου δείκτη διάθλασης σε μια υψηλότερη ( π.χ. από τον αέρα στο γυαλί), η ακτίνα φωτός εκτρέπεται προς την «κανονική» προς την επιφάνεια (δηλαδή, την κατεύθυνση κάθετη στην επιφάνεια σε αυτό το σημείο), και το αντίθετο ισχύει για τις ακτίνες φωτός που κινούνται από υλικό υψηλότερου δείκτη διάθλασης σε χαμηλότερο.

Τύποι φακών

Υπάρχουν δύο τύποι φακών:κυρτές (ή συγκλίνουσες) και κοίλοι (ή αποκλίνοντες).

Κυρτό

Ένας κυρτός φακός (γνωστός και ως θετικός φακός) έχει γυάλινες (ή πλαστικές) επιφάνειες που διογκώνονται προς τα έξω στο κέντρο, δημιουργώντας την εμβληματική μορφή που μοιάζει με φακή. Ένας κυρτός φακός είναι επίσης γνωστός ως συγκλίνοντας φακός επειδή προκαλεί παράλληλες ακτίνες φωτός που ταξιδεύουν μέσα από αυτόν να κάμπτονται προς τα μέσα και να συναντώνται (συγκλίνουν) στο εστιακό σημείο, το οποίο βρίσκεται ακριβώς πέρα ​​από τον φακό.

Οι κυρτές φακοί χρησιμοποιούνται σε τηλεσκόπια και κιάλια για να εστιάζουν τις μακρινές ακτίνες φωτός στα μάτια σας.

Κοίλη

"Είναι μια άλλη μορφή φακού που επιτρέπει στις παράλληλες δέσμες φωτός να αποκλίνουν από ένα σημείο." Αυτός αναφέρεται ως κοίλος ή αποκλίνων φακός. Αυτός ο φακός είναι στενός στη μέση και παχύς στα όρια.»

Σημαντικοί όροι

Εστιακό σημείο :Το εστιακό σημείο είναι το σημείο στο οποίο συγκλίνουν δύο παράλληλες ακτίνες αφού περάσουν από έναν φακό.

Εστιακό μήκος :Η εστιακή απόσταση ενός φακού είναι η απόσταση μεταξύ του κέντρου του και του εστιακού του σημείου και ορίζει αποτελεσματικά την «ισχύ κάμψης» ενός φακού.

Οπτικός άξονας :Ο οπτικός άξονας είναι η γραμμή συμμετρίας του φακού.

Μια ακτίνα φωτός είναι μια προσέγγιση της διαδρομής του φωτός στην οποία οι ευθείες γραμμές αντιπροσωπεύουν την ταχύτητα των κυμάτων φωτός (ή φωτόνια). Κάθε σημείο σε ένα αντικείμενο εκπέμπει ακτίνες φωτός προς κάθε δυνατή κατεύθυνση, αλλά η θέση της τελικής εικόνας γενικά καθορίζεται από μερικές διακριτές ακτίνες.

Οπτικό κέντρο :Το οπτικό κέντρο είναι το σημείο στον κύριο άξονα στο κέντρο του φακού.

Μετά τη διάθλαση, οι ακτίνες φωτός που ταξιδεύουν παράλληλα με τον κύριο άξονα ενός κυρτού φακού συναντώνται σε ένα σημείο στο κύριος άξονας γνωστός ως η κύρια εστίαση του εστιακού σημείου F. Ως αποτέλεσμα, οι κυρτές φακοί είναι επίσης γνωστοί ως συγκλίνοντες φακοί. Η κύρια εστίαση F είναι το όνομα που δίνεται σε έναν κοίλο φακό. Ως αποτέλεσμα, ένας κοίλος φακός είναι επίσης γνωστός ως αποκλίνων φακός.

Πόλος:Ο πόλος είναι το κέντρο της σφαιρικής διαθλαστικής επιφάνειας του φακού. Το σημείο στο οποίο ο κύριος άξονας τέμνει την επιφάνεια του φακού.

Κέντρο καμπυλότητας :Ένας φακός έχει δύο σφαιρικές επιφάνειες, οι οποίες μαζί σχηματίζουν μια σφαίρα. Το κέντρο της καμπυλότητας είναι το σημείο στο οποίο τέμνονται αυτές οι σφαίρες.

Προσδιορισμός εστιακής απόστασης φακών

Η τεχνική προσέγγισης 

Χρησιμοποιώντας τον κυρτό φακό, εστιάστε μια καθαρή, ανεστραμμένη εικόνα ενός πολύ απομακρυσμένου αντικειμένου (π.χ. ένα δέντρο σε απόσταση μεγαλύτερη από 6 μέτρα) σε λευκή οθόνη. Χρησιμοποιώντας έναν κανόνα μετρητή, μετρήστε την απόσταση μεταξύ της οθόνης και του φακού. Αυτό θα σας δώσει μια κατά προσέγγιση εκτίμηση της εστιακής απόστασης (f) του φακού.

Χωρίς μέθοδο παράλλαξης

Τοποθετήστε έναν επίπεδο καθρέφτη κάθετα στον πρωτεύοντα άξονα ενός φακού. Τοποθετήστε μια ανεστραμμένη καρφίτσα σε ένα φελλό με την άκρη του παράλληλη προς τον κύριο άξονα. Μετακινήστε τον πείρο μπροστά από τον φακό εμπρός και πίσω μέχρι το σημείο (άκρη) του να ευθυγραμμιστεί με το σημείο της ανεστραμμένης εικόνας του.

Όταν δεν υπάρχει παράλλαξη μεταξύ του pin και της εικόνας του, η σύμπτωση είναι εγγυημένη. Η εστιακή απόσταση (f) ενός κυρτού φακού δίνεται από την απόσταση μεταξύ του φακού και του πείρου.

Συμπέρασμα 

Λόγω των ομοιοτήτων σχήματος μεταξύ ενός συγκλίνοντος φακού και ενός οσπρίου, το όνομα "φακός" προέρχεται από η λατινική λέξη για τη «φακή». Η πραγματική κάμψη των ακτίνων φωτός που προκαλείται από έναν φακό συμβαίνει επειδή το υλικό του φακού έχει διαφορετικό δείκτη διάθλασης από τον περιβάλλοντα αέρα. Ένας κυρτός φακός είναι επίσης γνωστός ως συγκλίνοντας φακός επειδή επιτρέπει στις παράλληλες ακτίνες φωτός να κάμπτονται προς τα μέσα και να συναντώνται στο εστιακό σημείο, το οποίο βρίσκεται ακριβώς πέρα ​​από τον φακό. Οι ακτίνες φωτός που ταξιδεύουν παράλληλα με τον πρωτεύοντα άξονα ενός κυρτού φακού συναντώνται σε ένα σημείο του κύριου άξονα γνωστό ως κύρια εστίαση ή εστιακό σημείο F μετά τη διάθλαση.