Как найти фокусное расстояние: Измерение фокусного расстояния собирающей линзы, измерить фокусное расстояние в Москве

Измерение фокусного расстояния собирающей линзы, измерить фокусное расстояние в Москве

Линза — прибор, выполненный из прозрачного материала однородной консистенции (стекло, пластмасса, прозрачные кристаллы). Состоит из двух поверхностей — сферической или плоской, вершины которых находятся на одной оптической плоскости. Также существуют асферические устройства, которые имеют форму поверхности, отличающуюся от сферической.

Классификация

С учетом формы различают собирающие и рассеивающие линзы. С учетом свойств первые называют положительными, вторые — отрицательными. У собирающей линзы середина толще краев, она имеет выпуклую форму. У рассеивающей наоборот, края толще середины, она имеет вогнутую форму. С учетом сказанного, линзы бывают двояковыпуклыми, плосковыпуклыми, выпукло-вогнутыми, двояковогнутыми, плосковогнутыми, вогнуто-выпуклыми. Первые три категории относятся к устройствам собирающего типа, последующие три — рассеивающего.

К основным характеристикам относятся:

• оптическая сила — измеряется в диоптриях;
• фокусное расстояние.

Также существуют и другие параметры — показатели преломления, поглощения или рассеивания, коэффициент дисперсии.

Фокусным, называется расстояние от передней главной точки до переднего главного фокуса. Соответственно используется понятие расстояния для заднего фокуса.

Измерение фокусного расстояния

Формула фокусного расстояния выглядит следующим образом: 1/F=1/d+1/f.

В данном соотношении величина F — это непосредственно искомая величина. Дистанция до объекта — d. Под f понимают дистанцию от устройства до полученного изображения. Величина, обратная F, называется оптической силой и обозначается буквой D, единица измерения — диоптрий.

Для любой линзы формула имеет другой вид: D=1/F=(n-1)(1/R2-1/R1).

В данной формуле n — это относительный показатель преломления.

R1, R2 — радиусы кривизны соответственно передней и задней частей прибора.

Измерение фокусного показателя выполняется с помощью нескольких методов: по удалению предмета и изображения от линзы, по величине предмета и изображения, методом Бесселя.

В первом случае применяется формула тонкой линзы. Второй метод подразумевает геометрические построения, измерение размеров предметов и также применение указанной ранее формулы. Измерение методом Бесселя основано на понимании того, что при расстоянии между предметом и экраном более 4F, один и тот же оптический прибор собирательного типа дает как увеличенное, так и уменьшенное изображение. В этом случае необходимо измерить удаление экрана, предмета и положениями устройства, при которых оно дает четкие изображения.

Для измерения параметров оптических систем в промышленных масштабах, в том числе фокусного расстояния, используются специальные установки. Это сложные приборы, состоящие из оптической и электронной части.

Наша компания «ЮСТАС» огромным опытом по юстировке крупномасштабных оптических систем.

Лицензии

Отзывы

ЦЕНТР ГЕОДЕЗИИ И КАДАСТРА

ФГУП «РФЯЦ — ВНИИЭФФ»

ФНЦП ФГУП «НИИ ПП»

ООО «Инжиниринговый Центр «ЯМАЛ»

ФГУП «РФЯЦ — ВНИИЭФ»

ОАО «ГИПРОРЕЧТРАНС»

Диагнотостические технологии для техносферы

ООО «КАПИТАЛ ГРУП»

Нам доверяют

МОСИНЖПРОЕКТ

ОАО «Группа компаний ПИК»

Codest International S. L.R

РФЯЦ-ВНИИЭФ

АО «Концерн ВКО „Алмаз-Антей“»

ЦНИИСК имени В. А. Кучеренко

Правительство Москвы

Государственная академия наук

Министерство обороны РФ

РОСКОСМОС

Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,15 м. Определить высоту предмета

Условие задачи:

Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,15 м. Определить высоту предмета, зная, что его действительное изображение высотой 0,25 м получилось на расстоянии 0,16 м?

Задача №10.5.12 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(F=0,15\) м, \(H=0,25\) м, \(f=0,16\) м, \(h-?\)

Решение задачи:

Собирающая линза дает действительное изображение, если предмет расположен левее относительно переднего фокуса линзы (\({d} > {F}\)).

Чтобы построить изображение точки A в собирающей линзе, нужно провести через точку A два луча: один параллельно главной оптической оси, а второй через главный оптический центр O. Первый луч, преломившись в линзе, пройдет через задний фокус линзы. Второй луч проходит через линзу, не преломляясь. На пересечении этих лучей и будет находиться точка A₁. Проекция этой точки на главную оптическую ось есть точка B₁. Вот и все, изображение построено. Как мы видим, оно получилось действительным (поскольку получается на сходящемся пучке лучей) и перевернутым (об увеличении мы ничего сказать не можем).

Запишем формулу тонкой линзы:

\[\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f}\]

В этой формуле \(F\) – фокусное расстояние линзы, знак перед ним “+”, поскольку линза – собирающая, \(d\) – расстояние от линзы до предмета, знак перед ним “+”, поскольку предмет – действительный (в случае одиночной линзы предмет всегда действительный, оно бывает мнимым в случае системы линз), \(f\) – расстояние от линзы до изображения, знак перед ним “+”, поскольку изображение – действительное (то есть образуется на сходящемся пучке лучей – смотрите рисунок).

Из подобия треугольников AOB и A₁OB₁ по трем углам следует, что (при этом эти две дроби ещё равны и поперечному увеличению линзы \(\Gamma\)):

\[\frac{H}{h} = \frac{f}{d}\]

Тогда искомую высоту предмета будем искать по формуле:

\[h = d\frac{H}{f}\;\;\;\;(2)\]

Тогда из формулы (1) нам нужно выразить расстояние от линзы до предмета \(d\):

\[\frac{1}{d} = \frac{1}{F} – \frac{1}{f}\]

\[\frac{1}{d} = \frac{{f – F}}{{Ff}}\]

\[d = \frac{{Ff}}{{f – F}}\;\;\;\;(3)\]

Подставим выражение (3) в формулу (2):

\[h = \frac{{Ff}}{{f – F}}\frac{H}{f}\]

\[h = \frac{{FH}}{{f – F}}\]

Если подставить в эту формулу значения величин из условия задачи, то мы получим ответ (не забываем переводить эти значения в систему СИ):

\[h = \frac{{0,15 \cdot 0,25}}{{0,16 – 0,15}} = 3,75\;м = 375\;см\]

Ответ: 375 см.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

10.5.11 Предмет находится на расстоянии 12 см от двояковогнутой линзы, фокусное расстояние
10.5.13 Оптическая сила тонкой линзы 5 дптр. Предмет поместили на расстоянии 60 см
10.5.14 Предмет находится на расстоянии 4F от собирающей линзы. Найдите коэффициент увеличения

Фокусное расстояние объективов микроскопа

••• BananaStock/BananaStock/Getty Images

Обновлено 25 апреля 2017 г. невооруженным глазом. Эти микроскопы содержат как минимум две линзы: линзу объектива, которую держат рядом с просматриваемым объектом, и линзу окуляра или окуляра, расположенную рядом с глазом. Фокусное расстояние является наиболее важной характеристикой объектива и связано с тем, насколько объектив увеличивает объект.

Структура линзы

Объективы микроскопа изготовлены из специального оптического стекла более высокого качества, чем стекло, используемое в большинстве окон. Линза имеет форму круглого диска с двумя изогнутыми наружу гранями, известными как выпуклые. Когда параллельные лучи света падают на одну сторону линзы объектива, они фокусируются по мере прохождения и встречаются в одном месте, называемом фокальной точкой.

Фокусное расстояние

Расстояние от центра объектива до точки фокусировки называется фокусным расстоянием. Поскольку изображение возникает на другой стороне линзы от того места, где расположен объект, фокусное расстояние для выпуклых линз имеет положительный знак. Вогнутые линзы, где грани линзы изогнуты внутрь, имеют отрицательное фокусное расстояние.

Сила линзы

Фокусное расстояние важно, поскольку оно определяет силу линзы, которая показывает, насколько линза увеличивает изображение. Сила линзы рассчитывается путем деления числа один на фокусное расстояние — обратное значение фокусного расстояния. Объектив с более коротким фокусным расстоянием будет иметь более высокую силу линзы и больше увеличит изображение. Объективы микроскопа имеют короткие фокусные расстояния, что значительно увеличивает изображение.

Линза окуляра

Фокусное расстояние объектива — это расстояние от линзы до точки, в которой сходятся параллельные лучи света, проходящие через линзу. Изображение, созданное здесь, по существу, становится объектом, наблюдаемым линзой окуляра или окуляра. Когда большее изображение создается линзой объектива с меньшим фокусным расстоянием, линза окуляра видит это увеличенное изображение.

Статьи по теме

Ссылки

• Encyclopedia.com: «Как производятся продукты»; микроскоп; 1998
• Университет штата Джорджия: Микроскоп
• Университет штата Джорджия: Основное фокусное расстояние
• Мир микроскопа: Информация о микроскопе: Оптика, скорректированная на бесконечность

Об авторе

Сейчас живущий в Портленде, штат Орегон, Шон Рэдклифф написал о науке и здоровье с 1998 года, включая онлайн и печатный контент для Университета Дрекселя и Университета здоровья и науки Орегона. Он имеет степень бакалавра музыки, английского языка и биологии Университета Питтсбурга, а также степень магистра естественных наук Университета Дрекселя.

Photo Credits

BananaStock/BananaStock/Getty Images

оптика – определение фокусного расстояния собирающей линзы

спросил 3 года 9 месяцев назад

Изменено 3 года, 5 месяцев назад

Просмотрено 11 тысяч раз

$\begingroup$

фокусное расстояние — это расстояние между центром выпуклой линзы и точкой фокуса.

на изображении, показанном выше, мы получаем сфокусированное изображение в (положение изображения, перевернутая желтая стрелка), а не в фокусе.

чтобы практически определить фокусное расстояние объектива, меняем положение изображения до тех пор, пока не получим четкое изображение, которое будет находиться на желтой стрелке (не в фокусе).

, поэтому мой вопрос заключается в том, насколько этот метод верен, поскольку изображение не будет сформировано в фокусе, а будет за пределами фокуса, поэтому полученный результат фокусного расстояния будет ложным, кто-нибудь может мне помочь? 92}{4D},$$ где $D$ — расстояние между объектом и изображением, а $d$ — расстояние между двумя положениями сенсора.

Подходит также для толстых линз.

$\endgroup$

$\begingroup$

Уравнение линзодела $\frac {1}{p} + \frac {1}{q} = \frac {1}{f}$ — это все, что вам нужно, если у вас есть p и q. Просто решите это для $f$, которое является фокусным расстоянием (расстоянием от линзы до фокуса).

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Поместите объект как можно дальше от объектива, чтобы расстояние до объекта было как можно больше. Чем больше расстояние до объекта, тем незначительнее разница между фокусным расстоянием и расстоянием до изображения.

Лучше использовать источник света, напоминающий точечный, например, кончик оптического волокна, и поместить его на фокусное расстояние второй линзы, чтобы получить коллимированный луч. Используйте тестируемую линзу, чтобы сфокусировать коллимированный луч в точку. Расстояние от линзы до фокуса называется фокусным расстоянием.

$\endgroup$

$\begingroup$

Точка фокусировки является свойством объектива. Именно здесь будет сходиться параллельный свет (на практике это свет, который «кажется исходящим из бесконечно далекого»).

Как указывали другие, формула изготовителя линз описывает, как расстояние до объекта $p$ и изображения $q$ связано с этим свойством линзы. Таким образом, вы просто измеряете $p$ и $q$ и находите $f$ из

$$f = \frac{p\cdot q}{p+q}$$

(я позволил себе изменить обычную формулировку $\frac{1}{f}=\frac{1}{p}+\frac{1}{q}$, чтобы вы получили $f$ непосредственно из измеренного ценности).