双凸透镜概数

点击:10  日期:2020-05-13 15:34:12.0 []

一个简单的薄透镜具有两个焦平面,它们由透镜的几何形状以及透镜与聚焦图像之间的关系定义。穿过透镜的光线将在焦平面处相交并进行物理组合,而穿过透镜的光线的延伸部分将与在主平面处从透镜出射的光线相交。镜头的焦距定义为主平面和焦平面之间的距离,每个镜头的每侧(前后)都有一组这些平面。本互动教程探讨了焦距和物体尺寸的变化如何影响由简单的薄透镜形成的图像的尺寸和位置。


一个简单的双凸透镜初始化,该透镜位于称为“ 对象”的灰色箭头右侧。从物体的光线被透镜聚焦以形成图像的透镜(右手侧)的图像侧。物体和图像的高度分别由变量H(1)和H(2)表示,后者除以前者会产生透镜放大率(M)。镜头和物体之间的距离由变量a表示,而到图像的相应距离由变量b表示。。因为透镜是对称的,所以物侧和像侧的焦距相等(由变量f表示)。可以通过在45至66毫米的范围内调节“焦距”滑块来同时更改焦距值。此外,可以使用“对象高度”滑块在24到74毫米范围内更改此值。平移镜头时,薄透镜方程也可以在对象下方实时求解。参观者应同时调整图像高度和镜头焦距,并观察其对图像尺寸和位置的影响。

通过简单的双凸薄玻璃透镜的光线轨迹以及通过光线形成聚焦图像所需的其他重要几何参数如图1所示。镜头的焦点由变量F表示,并且有两个单独的焦点,一个在镜头前面(在图1的左侧),另一个在镜头后面(右侧)。透镜的主平面由虚线表示,并且每个主平面与其相应焦点之间的距离表示焦距(f)。因为图1中所示的双凸透镜是对称的,所以主平面与透镜表面的距离相等,并且前后焦距也相等。

镜头成像的物体(或样本)位于镜头左侧的物平面中,并由红色箭头表示,该红色箭头从光轴向上传播,该光轴穿过镜头的中心,垂直于镜头中心。主飞机。光线从物体发出并穿过镜头(黄色箭头),并从左向右穿过镜头,从而在镜头右侧的像平面上形成放大的实像(红色箭头倒置)。镜片的前主平面和样品之间的距离称为物距,并由变量a表示以类似的方式,从后主平面到图像的距离(图1中的变量b)称为图像距离。这些参数是定义简单镜头的几何光学原理的基本元素,可用于计算镜头的重要属性,包括焦距和放大倍数。

透镜可以是正的或负的,这取决于它们是否会导致光线穿过到汇聚到一个单一的焦点,或发散从光轴向外进入太空。正透镜(如图1所示)会聚平行于光轴的入射光线,并将它们聚焦在焦平面上以形成真实图像。通常,正透镜具有一个或两个凸面,并且中间比边缘更厚。正透镜的一个特征是,当它们放在物体和人眼之间时,它们会放大物体。相反,负透镜使平行的入射光线发散并通过将穿过透镜的光线的轨迹延伸到透镜后面的焦点而形成虚像。负透镜具有至少一个凹面,并且中间比边缘更细。当将负透镜放在物体和眼睛之间时,它不会形成真实图像,但是会减少(或通过形成虚像来缩小)对象的外观大小。

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