Сферичні вади лінз

сферичні вади лінз

Сферичні вади лінз виникають тоді, коли одноколірне світло потрапляє на сильно викривлену лінзу. Промені, віддалені від осі, заломлюються сильніше, ніж промені, близькі до осі. Заломлені промені тепер уже не сходяться в одній-єдиній точці на оптичній осі. Зображення стає нерізким.

Вади лінз потрібно враховувати під час конструювання систем лінз, і за певних умов їх можна звести до мінімуму.

Попередні знання

Хід заломленого світла в плоскоопуклих лінзах має бути відомий.

Принцип

Параксіальні пучки світла, що падають на плоскоопуклу лінзу, при проходженні крізь неї заломлюються так, що сходяться в одній точці на оптичній осі. Точки перетину пучків світла, віддалених від осі, з оптичною віссю значно відхиляються від цієї точки й лежать ближче до лінзи.

Навчальна мета

Цим дослідом учні знайомляться з однією з найпоширеніших вад лінз - сферичною аберацією. Тим самим у зв'язку з дослідами про комбінації лінз готується розуміння того, чому високоякісні оптичні прилади завжди містять складні системи лінз. Крім того, закріплюються знання про заломлення світла на опуклих лінзах і переносяться на нове явище.

Завдання

Експериментально досліджують хід паралельних пучків світла, близьких до осі та віддалених від осі, при заломленні на плоскоопуклій лінзі.

Примітка щодо результатів

Записи учнів мають приблизно відповідати рисунку.
З міркувань наочності позначення пучків світла опущено.

Зображення ходу променів

Вади лінз - це відхилення від ідеального оптичного зображення, яке дає оптична система, наприклад фотооб'єктив. Зображення виходить спотвореним або ж нерізким.

При сферичній аберації світлові промені, що йдуть паралельно до оптичної осі й далеко від неї, заломлюються на плоскоопуклій лінзі сильніше, ніж пучки світла, розташовані близько до оптичної осі. Наслідок цього - світлові промені за лінзою не перетинаються в одній визначеній точці, і зображення виходить нерізким. Знання про такі вади лінз є основоположним для конструювання складних систем лінз.

Об'єктиви фотоапаратів як приклад комбінацій лінз зі сферичною аберацією

Що таке вади лінз?

• Досліди хід пучків світла, близьких до осі та віддалених від осі, які падають на плоскоопуклу лінзу.

Увага!

Стеж за тим, щоб лінза в усіх дослідах лежала плоскою поверхнею точно на вертикальній лінії перехрестя ліній.

• Накресли посередині свого аркуша прямокутне перехрестя ліній. Точка перетину - .
• Познач на вертикальній лінії по одній позначці на відстані 3 см від у кожен бік.

Підготовка

• Поклади плоскоопуклу лінзу (шорстким боком донизу) плоскою поверхнею точно на вертикальну лінію перехрестя ліній між обома позначками.
• Встав п'ятищілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи й постав його приблизно за 10 см від краю аркуша.

• Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~).

• Посунь освітлювач трохи вгору, доки три пучки світла не йтимуть вище оптичної осі й паралельно до неї. Четвертий пучок світла має падати на лінзу точно вздовж оптичної осі й проходити крізь неї без заломлення.
• Познач тонким олівцем обриси лінзи.
• Опиши хід пучків світла після проходження крізь лінзу.

• Затули обидва верхні отвори діафрагми так, щоб на лінзу падали лише три пучки світла, близькі до осі. Поспостерігай і запиши свої спостереження.
• Познач точку перетину пучків світла на оптичній осі й познач її . Познач хід пучків світла.
• Затули тепер три нижні отвори діафрагми так, щоб на лінзу падали лише два верхні пучки світла, віддалені від осі. Поспостерігай за ходом пучків світла й запиши результати.
• Познач хід обох пучків світла й познач точки перетину з оптичною віссю відповідно і

• Поверни тепер лінзу на 180°, щоб опукла поверхня була обернена до освітлювача.
• Повтори окремі кроки досліду, проте без позначання пучків світла й фокусів. Поспостерігай і порівняй результати. Що ти встановив?

• Вимкни блок живлення і зніми освітлювач та модельне тіло з паперу.

• Якщо ти з'єднаєш позначки, що належать одна одній, стане видно хід пучків світла.

Повертання лінзи на 180°

Заломлення на плоскоопуклому дзеркалі