Lentile Lectie Pentru Liceu1 [PDF]

Zitiervorschau

Lentile subţiri Lentila optică este un mediu transparent delimitat prin doi dioptri din care cel puţin unul este sferic. Lentilele, într-o formă sau alta, sunt produse şi folosite de om de câteva mii de ani, însă prima menţiune o găsim în Grecia Antică, în comedia "Nephelai" (Norii) a poetului Aristofan, care vorbeşte despre o lentilă convergentă folosită pentru a da foc unui obiect concentrând razele soarelui pe acesta. Pliniu cel Bătrîn (23-79) scrie că împăratul roman Nero folosea o bucată de smarald cu suprafeţele concave pentru a urmări luptele de gladiatori, probabil pentru că suferea de miopie. Matematicianul persan Alhazen (965-1038) a scris primul tratat semnificativ de optică, în care discută despre rolul cristalinului ochiului în formarea imaginilor pe retină. Lentilele au început să se răspândească abia după inventarea ochelarilor; probabil aceştia au fost inventaţi de florentinul Salvino degli Armati pe la 1299.

După forma lor, lentilele se clasifică în:

•biconvexe - bombate spre exterior pe ambele părţi; •plan-convexe - bombate spre exterior într-o parte, şi plane pe cealaltă parte; •menisc convergente- bombate spre exterior într-o parte, şi spre interior pe cealaltă parte; •menisc divergente - bombate spre exterior într-o parte, şi spre interior pe cealaltă parte, diferenţa fiind că forma suprafeţei bombate este aceeaşi în ambele părţi; •plan-concave - bombate spre interior într-o parte, şi plane pe cealaltă parte; •biconcave - bombate spre interior pe ambele părţi.

Mărirea sau micşorarea imaginilor obiectelor prin lentile se datorează fenomenului de refracţiei a luminii .

Axa optica a lentilei

Imagine obiect

Lentila

Lentilele de calitate sunt confecţionate din materiale cu indice de refracţie cât mai mare.

Clasificarea lentilelor Lentilele pot fi : 1.convergente sau 2.divergente Lentilele divergente sunt mai subţiri la mijloc si au simbolul :

Lentilele convergente sunt mai groase la mijloc si au simbolul :

Lentilele convergente concentrează toate razele de lumină care vin paralel cu axa optică a lentilei într-un punct numit focar imagine(Fi) Altfel spus: lentilele convergente transformă un fascicul paralel de raze într-unul convergent.

. Fo

Focar imagine

Lentilele divergente împrăştie razele de lumină paralele cu axa optică a lentilei. Prelungirile razelor refractate trec printr-un punct numit focar imagine( Fi). Altfel spus: lentilele divergente transformă un fascicul paralel de raze într-unul divergent.

.

Fi Focar imagine

Fo

.

Forma lentilei şi caracteristicile materialului determină proprietăţile optice ale acesteia: - Axa optică este axa de simetrie a lentilei, care trece prin centrele de curbură ale celor două suprafeţe sferice şi trece prin centrul optic al lentilei. - Focarul principal obiect ale lentilei este punctul de pe axa optică principală care are proprietatea că orice rază de lumina care vine de la el (lentile convergente) sau se îndreaptă către el (lentile divergente) se deplasează, după refracţia prin lentilă, paralel cu axa optică principală;

Fo .

.

Focar obiect

- Focarul principal imagine al lentilei este punctul de pe axa optică principală care are proprietatea că orice rază de lumina incidentă care se deplasează paralel cu axa optică principală este refractată către el (lentile convergente) sau pare a ieşi din el (lentile divergente);

.

Fo

Focar imagine distanţa focală

- Distanţa focală este distanţa dintre lentilă şi focar. Cele două focare, focarul obiect si focarul imagine, sunt situate simetric, de o parte şi de alta a lentilei.

Distanţa focală (f ) a unei lentile formată din doi dioptri cu razele de curbură R1 şi R2 este:

1 f   n2  1 1    1    n1  R1 R2 

1 Formula convergenţei: C  f Distanţa focală se măsoară în metri (m) iar convergenţa in dioptrii (δ=m-1)

Lentilele convergente au distanţa focală şi convergenţa pozitive şi pot oferi atât imagini mărite cât şi micşorate, reale sau virtuale, drepte sau răsturnate. Sunt utilizate la ochelari pentru corectarea hipermetropiei, la aparate foto sau de proiecţie, microscoape,lupe.

$

Lentilele divergente au distanţa focală şi convergenţa negative şi pot oferi doar imagini micşorate, virtuale şi drepte. Sunt utilizate la ochelari pentru corectarea miopiei, la vizorul de la uşa.

Caracterizarea imaginilor Imaginile care se formează la intersecţia razelor se numesc reale.

Imaginile care se formează la intersecţia prelungirilor razelor se numesc virtuale.

Imaginile virtuale nu se pot proiecta pe un ecran

Construcţia de imagini prin lentile convergente Cazul-1-dacă obiectul este plasat înaintea focarului principal obiect. NOTAŢII: Distanţa obiect-lentila= -X1 este negativă! Distanţa lentila- imagine= +X2 ; înălţimea obiectului=Y1 ; înălţimea imaginii = -Y2 este negativa!

obiect

Y1

Fo

-X1

Fi

Astfel de imagini se obţin cu aparatul de proiecţie

*imaginea este reala pentru ca aceste raze se întâlnesc si rasturnată

-Y2 imagine

+X2

*imaginea se formeaza la intersectia razei paralele cu axa optică a lentilei (refractă prin focarul imagine Fi ), cu raza care trece nedeviată prin centrul lentilei

Construcţia de imagini prin lentile convergente

înălţimea obiectului=Y1 ; înălţimea imaginii = Y2 este pozitiva doar la imagini drepte !

obiect

imagine

Cazul-2-dacă obiectul este aşezat între focarul principal obiect şi lentilă - Imaginea este virtuală, mărită si dreaptă - Astfel de imagini se obţin cu lupa NOTAŢII: *imaginea se formeaza la *Distanţa obiectintersectia prelungirii lentila= -X1 este razei paralele cu axa mereu negativă! optică a lentilei, refractă Distanţa lentilaprin focarul imagine Fi , cu prelungirea razei care imagine= X2 este Y2 trece nedeviată prin negativă doar la Y1 centrul lentilei imagini virtuale

Fo -X2

-X1

Fi

*imaginea este virtuala pentru ca aceste raze nu se întâlnesc decât daca sunt prelungite(spre stânga)

CONSTRUCŢIA DE IMAGINI ÎN LENTILE DIVERGENTE NU are importanţă unde este plasat obiectul faţă de lentila divergentă Imaginea este virtuală, micşorată şi dreaptă

-X1

Y2

imagine

obiect

Y1

Fi -X2

Imaginea se formeaza la intersectia prelungirii razei paralele cu axa optică a lentilei, refractă astfel incât prelungirea ei sa treacă prin focarul imagine Fi , cu raza care trece nedeviată prin centrul lentilei

Fo Imaginea este virtuala pentru ca se formează la intersecţia unei raze cu o prelungire de rază

FORMULELE LENTILELOR Imaginea unui obiect aşezat la distanţa -X1 de lentilă se formează la distanţa X2 de lentilă care se calculează cu relaţia:

Mărirea liniară b arată de câte ori e mai înaltă imaginea decât obiectul; se calculează cu formula:

1 1 1   X 2 X1 f Y2 X 2 b  Y1 X 1

Dacă b