แม้กระทั่งก่อนที่ธรรมชาติของแสงจะถูกสร้างขึ้น กฎพื้นฐานของทัศนศาสตร์ต่อไปนี้ก็เป็นที่รู้จัก: กฎของการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรงในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันทางแสง; กฎความเป็นอิสระของลำแสง (ใช้ได้เฉพาะในเลนส์เชิงเส้นเท่านั้น) กฎแห่งการสะท้อนแสง กฎการหักเหของแสง
กฎการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง: แสงแพร่กระจายเป็นเส้นตรงในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันทางแสง
ข้อพิสูจน์ของกฎข้อนี้คือการมีอยู่ของเงาที่มีขอบเขตแหลมคมจากวัตถุทึบแสงเมื่อได้รับแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแบบจุด (แหล่งกำเนิดที่มีขนาดน้อยกว่าวัตถุที่ถูกส่องสว่างอย่างมีนัยสำคัญและมีระยะห่างจากวัตถุนั้น) อย่างไรก็ตาม การทดลองอย่างระมัดระวังได้แสดงให้เห็นว่ากฎนี้ถูกละเมิดหากแสงผ่านรูขนาดเล็กมาก และการเบี่ยงเบนจากความตรงของการแพร่กระจายจะมากขึ้น รูก็จะยิ่งเล็กลง
กฎความเป็นอิสระของลำแสง: ผลที่เกิดจากลำแสงเดี่ยวไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าลำแสงอื่นทำหน้าที่พร้อมกันหรือถูกกำจัดออกไป ด้วยการแบ่งฟลักซ์แสงออกเป็นลำแสงแยกกัน (เช่น การใช้ไดอะแฟรม) จึงสามารถแสดงให้เห็นว่าการทำงานของลำแสงที่เลือกนั้นเป็นอิสระจากกัน
หากแสงตกบนส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสอง (สารโปร่งใสสองชนิด) รังสีตกกระทบ I (รูปที่ 229) จะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน - สะท้อน II และหักเห III ซึ่งทิศทางที่กำหนดโดยกฎการสะท้อนและการหักเหของแสง
กฎการสะท้อน: รังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกันกับรังสีตกกระทบและเส้นตั้งฉากที่ลากไปยังส่วนต่อระหว่างสื่อทั้งสองที่จุดตกกระทบ มุม i"1 การสะท้อนกลับเท่ากับมุม i1 ของการตกกระทบ:
กฎการหักเหของแสง: รังสีตกกระทบ รังสีหักเห และเส้นตั้งฉากที่ลากไปยังส่วนต่อประสานที่จุดตกกระทบอยู่ในระนาบเดียวกัน อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมการหักเหเป็นค่าคงที่สำหรับสื่อเหล่านี้:
โดยที่ n21 คือดัชนีการหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลางตัวที่สองที่สัมพันธ์กับตัวกลางตัวแรก ดัชนีในการกำหนดมุม i1, i′1, i2 บ่งชี้ว่าลำแสงจะเข้าไปที่ตัวกลาง (ตัวแรกหรือตัวที่สอง)
ดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ของสื่อทั้งสองเท่ากับอัตราส่วนของดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์:
(165.2)
ดัชนีการหักเหสัมบูรณ์ของตัวกลางคือค่า n เท่ากับอัตราส่วนของความเร็ว c ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อความเร็วเฟส v ในตัวกลาง:
เมื่อเปรียบเทียบกับสูตร (162.3) จะได้ว่า โดยที่ ε และ μ คือความสามารถในการซึมผ่านทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของตัวกลาง ตามลำดับ เมื่อคำนึงถึง (165.2) กฎการหักเหของแสง (165.1) สามารถเขียนได้ในรูปแบบ
ความสมมาตรของการแสดงออก (165.4) หมายถึงการย้อนกลับของรังสีแสง หากคุณย้อนกลับรังสี III (รูปที่ 229) บังคับให้ตกลงบนอินเทอร์เฟซที่มุม i2 จากนั้นรังสีหักเหในตัวกลางแรกจะแพร่กระจายที่มุม i1 นั่นคือมันจะไปในทิศทางตรงกันข้ามตามรังสี I .
หากแสงแพร่กระจายจากตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงกว่า n1 (มีความหนาแน่นเชิงแสงมากกว่า) ไปยังตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่า n2 (มีความหนาแน่นน้อยกว่า) (n1 > n2) เช่น จากแก้วสู่น้ำ ดังนั้น ตาม ( 165.4)
ตามมาว่ารังสีหักเหจะเคลื่อนออกจากเส้นปกติและมุมการหักเหของแสง i2 มากกว่ามุมตกกระทบ i1 (รูปที่ 230, a) เมื่อมุมตกกระทบเพิ่มขึ้น มุมการหักเหจะเพิ่มขึ้น (รูปที่ 230, b, c) จนกระทั่งถึงมุมตกกระทบที่กำหนด (i1 = ipr) มุมการหักเหจะเท่ากับ π/2 มุม ipr เรียกว่า มุมลิมิต ที่มุมตกกระทบ i1 > ipr แสงตกกระทบทั้งหมดจะสะท้อนกลับอย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 230, d)
เมื่อมุมตกกระทบเข้าใกล้ขีดจำกัด ความเข้มของลำแสงหักเหจะลดลง และลำแสงสะท้อนจะเพิ่มขึ้น (รูปที่ 230, a-c) ถ้า i1 = ipr ความเข้มของลำแสงหักเหจะกลายเป็นศูนย์ และความเข้มของลำแสงสะท้อนจะเท่ากับความเข้มของเหตุการณ์ 1 (รูปที่ 230, d) ดังนั้น ที่มุมตกกระทบตั้งแต่ ipr ถึง π/2 ลำแสงจะไม่หักเห แต่จะสะท้อนกลับในตัวกลางแรกอย่างสมบูรณ์ และความเข้มของลำแสงสะท้อนและลำแสงตกกระทบจะเท่ากัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสะท้อนกลับทั้งหมด
เราหามุมจำกัด ipr จากสูตร (165.4) โดยการแทนที่ i2 = π/2 เข้าไป
(165.5)
สมการ (165.5) เป็นไปตามค่าของมุม ipr สำหรับ n2 ≤ n1 ด้วยเหตุนี้ ปรากฏการณ์การสะท้อนกลับทั้งหมดจึงเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีแสงตกกระทบจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางแสงมากขึ้น ไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าทางแสงเท่านั้น
ปรากฏการณ์การสะท้อนรวมใช้ในปริซึมการสะท้อนรวม ดัชนีการหักเหของแก้วคือ n µs 1.5 ดังนั้นมุมจำกัดสำหรับขอบเขตระหว่างแก้วกับอากาศคือ ipr = arcsin(l/l.5) = 42° ดังนั้น เมื่อแสงตกกระทบกับส่วนต่อประสานระหว่างกระจกกับอากาศที่ i > 42° การสะท้อนทั้งหมดจะเกิดขึ้นเสมอ ในรูป 231, a-c, ปริซึมการสะท้อนทั้งหมดจะแสดงขึ้น ทำให้: a) หมุนลำแสงได้ 90°; b) หมุนภาพ; c) ห่อรังสี ปริซึมดังกล่าวใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับแสง (เช่นในกล้องส่องทางไกล, ปริทรรศน์) เช่นเดียวกับในเครื่องวัดการหักเหของแสงซึ่งทำให้สามารถกำหนดดัชนีการหักเหของวัตถุของร่างกายได้ (ตามกฎของการหักเหของแสงโดยการวัด ipr เราพบความสัมพันธ์ ดัชนีการหักเหของแสงของสื่อทั้งสอง รวมถึงดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของสื่อใดสื่อหนึ่ง หากทราบดัชนีการหักเหของแสงของสื่ออื่น)
ปรากฏการณ์การสะท้อนกลับทั้งหมดยังใช้ในเส้นนำแสง (เส้นนำแสง) ซึ่งเป็นเส้นใย (เส้นใย) โค้งแบบสุ่มบางๆ ที่ทำจากวัสดุโปร่งใสทางแสง ในชิ้นส่วนที่เป็นเส้นใย จะใช้ใยแก้ว โดยมีแกนนำแสง (แกนกลาง) ซึ่งล้อมรอบด้วยแก้ว ซึ่งเป็นเปลือกของกระจกอีกชิ้นที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่า แสงตกกระทบที่ปลายตัวนำแสงในมุมที่มากกว่าขีดจำกัด ผ่านการสะท้อนที่สมบูรณ์ที่ส่วนต่อประสานระหว่างแกนกลางกับแผ่นหุ้ม และแพร่กระจายไปตามแกนนำแสงเท่านั้น
ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของไกด์ไฟคุณสามารถโค้งงอเส้นทางของลำแสงในแบบที่คุณต้องการได้ เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนนำแสงมีตั้งแต่หลายไมโครเมตรไปจนถึงหลายมิลลิเมตร โดยปกติแล้วเส้นนำแสงแบบมัลติคอร์จะใช้ในการส่งภาพ มีการศึกษาปัญหาการส่งคลื่นแสงและภาพในส่วนพิเศษของทัศนศาสตร์ - ใยแก้วนำแสงซึ่งเกิดขึ้นในยุค 50 ของศตวรรษที่ 20 ตัวนำทางแสงใช้ในหลอดรังสีแคโทด ในเครื่องนับอิเล็กทรอนิกส์ สำหรับการเข้ารหัสข้อมูล ในทางการแพทย์ (เช่น การวินิจฉัยโรคกระเพาะอาหาร) เพื่อวัตถุประสงค์ด้านการมองเห็นแบบบูรณาการ ฯลฯ
§ 166. เลนส์บาง รูปภาพของวัตถุ
การใช้เลนส์
สาขาทัศนศาสตร์ซึ่งพิจารณากฎการแพร่กระจายของแสงตามแนวคิดของรังสีแสงเรียกว่าเลนส์เรขาคณิต รังสีของแสงเข้าใจได้ว่าเป็นเส้นตั้งฉากกับพื้นผิวคลื่นซึ่งมีการไหลเวียนของพลังงานแสงแพร่กระจายไป เลนส์เชิงเรขาคณิตแม้จะยังคงเป็นวิธีการโดยประมาณในการสร้างภาพในระบบออพติคัล แต่ก็ทำให้สามารถวิเคราะห์ปรากฏการณ์พื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการผ่านของแสงได้ และจึงเป็นพื้นฐานของทฤษฎีของเครื่องมือทางแสง
เลนส์เป็นวัตถุโปร่งใสที่ล้อมรอบด้วยพื้นผิวสองอัน (หนึ่งในนั้นมักเป็นทรงกลม บางครั้งเป็นทรงกระบอก และอันที่สองเป็นทรงกลมหรือแบน) ซึ่งหักเหรังสีแสง ซึ่งสามารถสร้างภาพเชิงแสงของวัตถุได้ วัสดุสำหรับเลนส์ ได้แก่ แก้ว ควอตซ์ คริสตัล พลาสติก ฯลฯ ขึ้นอยู่กับรูปร่างภายนอก (รูปที่ 232) เลนส์แบ่งออกเป็น: 1) นูนสองด้าน; 2) พลาโนนูน; 3) เว้าสองเหลี่ยม; 4) พลาโนเว้า; 5) นูนเว้า; 6) เว้า-นูน ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแสง เลนส์จะถูกแบ่งออกเป็นการลู่เข้าและการแยกออก
เลนส์จะเรียกว่าบางหากความหนา (ระยะห่างระหว่างพื้นผิวที่ขอบเลนส์) น้อยกว่ารัศมีของพื้นผิวที่ขอบเลนส์อย่างมาก เส้นตรงที่ผ่านจุดศูนย์กลางความโค้งของพื้นผิวเลนส์เรียกว่าแกนลำแสงหลัก สำหรับเลนส์ทุกตัวจะมีจุดที่เรียกว่าศูนย์กลางแสงของเลนส์ ซึ่งอยู่บนแกนลำแสงหลักและมีคุณสมบัติที่รังสีจะทะลุผ่านเลนส์โดยไม่มีการหักเหของแสง เพื่อความง่าย เราจะพิจารณาจุดศูนย์กลางออพติคอล O ของเลนส์ให้ตรงกับจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของส่วนตรงกลางของเลนส์ (ซึ่งเป็นจริงเฉพาะสำหรับเลนส์ที่มีเหลี่ยมนูนสองด้านและเลนส์สองเหลี่ยมที่มีรัศมีความโค้งเท่ากันของพื้นผิวทั้งสอง สำหรับเลนส์พลาโน-นูน และเลนส์พลาโนเว้า จุดศูนย์กลางแสง O อยู่ที่จุดตัดของแกนแสงหลักกับพื้นผิวทรงกลม)
เพื่อให้ได้สูตรสำหรับเลนส์ที่มีขนาดบาง ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ระหว่างรัศมีความโค้ง R1 และ R2 ของพื้นผิวเลนส์กับระยะห่าง a และ b จากเลนส์ไปยังวัตถุและภาพของเลนส์ เราใช้หลักการของแฟร์มาต์ * หรือหลักการที่น้อยที่สุด เวลา: เส้นทางที่แท้จริงของการแพร่กระจายของแสง (วิถีของรังสีแสง) เป็นเส้นทางที่แสงใช้เวลาในการเดินทางน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับเส้นทางอื่น ๆ ที่เป็นไปได้ระหว่างจุดเดียวกัน
ให้เราพิจารณารังสีแสงสองดวง (รูปที่ 233) - รังสีที่เชื่อมต่อจุด A และ B (รังสี BOT) และรังสีที่ผ่านขอบเลนส์ (รังสี ACV) - โดยใช้เงื่อนไขความเท่าเทียมกันของเวลาที่ผ่านไป แสงตาม AO B และ ASV เวลาที่แสงผ่านไปตาม AOB
โดยที่ N = n/n1 คือดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ (n และ n1 คือดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของเลนส์และสภาพแวดล้อม ตามลำดับ) ระยะเวลาการเดินทางของแสงตามแนว ASV เท่ากับ
เนื่องจาก t1 = t2 ดังนั้น
ลองพิจารณารังสีพาราแอกเซียล (พรีแอกเชียล) เช่น รังสีที่สร้างมุมเล็ก ๆ กับแกนแสง เมื่อใช้รังสีพาราแอกเซียลเท่านั้น จึงจะได้ภาพที่มีลักษณะเป็นมลทิน กล่าวคือ รังสีทั้งหมดของลำแสงพาราแอกเซียลที่เล็ดลอดออกมาจากจุด A จะตัดกับแกนลำแสงที่จุด B เดียวกัน จากนั้น h ≪ (a+e), h ≪ (b+d) และ
เช่นเดียวกัน,
เมื่อแทนนิพจน์ที่พบลงใน (166.1) เราจะได้
สำหรับเลนส์บาง e ≪ a และ d ≪ b ดังนั้น (166.2) จึงสามารถแสดงเป็น
เมื่อพิจารณาแล้วว่า
และด้วยเหตุนี้ d = h2/(2R1) เราก็จะได้
(166.3)
Expression (166.3) คือสูตรสำหรับเลนส์บาง รัศมีความโค้งของพื้นผิวเลนส์นูนถือเป็นบวก ในขณะที่พื้นผิวเว้าถือเป็นลบ หาก α = ∞ กล่าวคือ รังสีตกบนเลนส์ในลำแสงคู่ขนาน (รูปที่ 234, a) ดังนั้น
ระยะทาง b = OF = f ที่สอดคล้องกับกรณีนี้เรียกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์ซึ่งกำหนดโดยสูตร
ขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสงและรัศมีของความโค้ง
ถ้า b = ∞ กล่าวคือ รูปภาพอยู่ที่ระยะอนันต์ ดังนั้น รังสีจึงออกจากเลนส์ในลำแสงคู่ขนาน (รูปที่ 234, 6) ดังนั้น a = OF = f ดังนั้นทางยาวโฟกัสของเลนส์ที่ล้อมรอบทั้งสองด้านด้วยตัวกลางเดียวกันจึงเท่ากัน จุด F ที่วางอยู่บนเลนส์ทั้งสองข้างในระยะห่างเท่ากับระยะโฟกัสเรียกว่าจุดโฟกัสของเลนส์ โฟกัสคือจุดที่หลังจากการหักเหของแสง รังสีทั้งหมดที่ตกกระทบบนเลนส์ขนานกับแกนลำแสงหลักจะถูกรวบรวม
ขนาด
(166.4)
เรียกว่ากำลังแสงของเลนส์ มีหน่วยเป็น ไดออปเตอร์ (ดอปเตอร์) ไดออปเตอร์คือกำลังแสงของเลนส์ที่มีความยาวโฟกัส 1 ม.: 1 ไดออปเตอร์ = 1/ม.
เลนส์ที่มีกำลังแสงเป็นบวกกำลังมาบรรจบกัน ในขณะที่เลนส์ที่มีกำลังแสงเป็นลบจะลู่ออก ระนาบที่ผ่านจุดโฟกัสของเลนส์ที่ตั้งฉากกับแกนลำแสงหลักเรียกว่าระนาบโฟกัส เลนส์แยกมีจุดโฟกัสเสมือนต่างจากเลนส์ที่มาบรรจบกัน ที่โฟกัสจินตภาพ ความต่อเนื่องในจินตนาการของรังสีที่ตกกระทบบนเลนส์ที่แยกตัวขนานกับแกนแสงหลักมาบรรจบกัน (หลังจากการหักเห) (รูปที่ 235)
โดยคำนึงถึง (166.4) สามารถเขียนสูตรเลนส์ (166.3) ได้เป็น
สำหรับเลนส์ที่เบี่ยงออก ระยะห่าง / และ b จะต้องถือเป็นลบ
การสร้างภาพของวัตถุในเลนส์ทำได้โดยใช้รังสีต่อไปนี้:
รังสีที่ผ่านศูนย์กลางแสงของเลนส์และไม่เปลี่ยนทิศทาง ลำแสงวิ่งขนานกับแกนแสงหลัก หลังจากการหักเหของแสงในเลนส์รังสีนี้ (หรือความต่อเนื่องของมัน) จะผ่านโฟกัสที่สองของเลนส์ รังสี (หรือความต่อเนื่อง) ที่ผ่านจุดโฟกัสแรกของเลนส์ หลังจากการหักเหของแสง มันจะออกมาจากเลนส์ขนานกับแกนแสงหลัก
ตัวอย่างเช่น การสร้างภาพในการสะสม (รูปที่ 236) และในเลนส์ที่แยกออก (รูปที่ 237) จะแสดง: รูปภาพจริง (รูปที่ 236, a) และจินตภาพ (รูปที่ 236, b) - ใน รวบรวมเลนส์จินตภาพ - ในเลนส์ที่แยกออก
อัตราส่วนของขนาดเชิงเส้นของภาพและวัตถุเรียกว่ากำลังขยายเชิงเส้นของเลนส์ ค่าลบของการขยายเชิงเส้นสอดคล้องกับภาพจริง (กลับด้าน) ค่าบวกจะสอดคล้องกับภาพเสมือน (ตั้งตรง) การรวมกันของเลนส์ที่มาบรรจบและเลนส์ที่แยกออกใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาที่ใช้ในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคต่างๆ
§ 167. ความคลาดเคลื่อน (ข้อผิดพลาด) ของแสง
ระบบ
เมื่อพิจารณาการผ่านของแสงผ่านเลนส์บางๆ เราจำกัดตัวเองอยู่แค่รังสีพาแอกเชียล (ดูมาตรา 166) ดัชนีการหักเหของวัสดุเลนส์ถือว่าไม่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสงตกกระทบ และแสงตกกระทบถือว่ามีสีเดียว เนื่องจากไม่ตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ในระบบออพติคอลจริง จึงเกิดการบิดเบี้ยวของภาพที่เรียกว่า (หรือข้อผิดพลาด) ในระบบเหล่านี้
ความคลาดเคลื่อนทรงกลม หากลำแสงที่แยกออกจากกันตกบนเลนส์ หลังจากการหักเหของแสงแล้ว รังสีตามแนวแกนจะตัดกันที่จุด S" (ที่ระยะ OS" จากศูนย์กลางแสงของเลนส์) และรังสีที่อยู่ไกลกว่าจากแกนแสงจะตัดกันที่จุด S" ใกล้กับเลนส์มากขึ้น (รูปที่ 238) ผลที่ได้คือภาพของจุดส่องสว่างบนหน้าจอที่ตั้งฉากกับแกนแสงจะอยู่ในรูปของจุดที่พร่ามัว ข้อผิดพลาดประเภทนี้เกี่ยวข้องกับความเป็นทรงกลม ของพื้นผิวการหักเหของแสง เรียกว่าความคลาดเคลื่อนทรงกลม การวัดเชิงปริมาณของความคลาดเคลื่อนทรงกลมคือส่วน δ = OS" - OS" การใช้ไดอะแฟรม (จำกัดเฉพาะรังสีพาราแอกเชียล) ความคลาดทรงกลมทรงกลมสามารถลดลงได้ แต่จะลดรูรับแสงของเลนส์ ความคลาดเคลื่อนสามารถกำจัดได้จริงโดยการสร้างระบบการรวบรวม (δ< 0) и рассеивающих (δ >0) เลนส์ ความคลาดเคลื่อนทรงกลมเป็นกรณีพิเศษของสายตาเอียง
อาการโคม่า หากลำแสงกว้างจากจุดส่องสว่างที่ไม่ได้อยู่บนแกนลำแสงส่องผ่านระบบออพติคอล ภาพที่ได้มาของจุดนี้จะอยู่ในรูปของจุดที่ส่องสว่างซึ่งชวนให้นึกถึงหางของดาวหาง ข้อผิดพลาดนี้จึงเรียกว่าอาการโคม่า การกำจัดอาการโคม่านั้นดำเนินการโดยใช้เทคนิคเดียวกับความคลาดเคลื่อนทรงกลม ดนสตอร์สเนีย ข้อผิดพลาดที่มุมขนาดใหญ่ของการเกิดรังสีบนเลนส์ กำลังขยายเชิงเส้นสำหรับจุดของวัตถุที่อยู่ในระยะห่างที่แตกต่างจากแกนแสงหลักจะแตกต่างกันเล็กน้อยเรียกว่าการบิดเบือน เป็นผลให้มีการละเมิดความคล้ายคลึงทางเรขาคณิตระหว่างวัตถุ (ตาข่ายสี่เหลี่ยมรูปที่ 239, a) และรูปภาพ (รูปที่ 239, b - การบิดเบือนของหมอนอิง, รูปที่ 239, c - การบิดเบือนรูปทรงถัง) ความบิดเบี้ยวเป็นอันตรายอย่างยิ่งในกรณีที่มีการใช้ระบบออพติคอลในการถ่ายทำภาพยนตร์ เช่น ในการถ่ายภาพทางอากาศ กล้องจุลทรรศน์ ฯลฯ การบิดเบือนจะถูกแก้ไขโดยการเลือกส่วนประกอบของระบบออพติคอลที่เหมาะสม
ความผิดปกติของสี จนถึงขณะนี้ เราได้สันนิษฐานว่าดัชนีการหักเหของระบบออพติคอลคงที่ อย่างไรก็ตาม ข้อความนี้ใช้ได้เฉพาะกับการส่องสว่างระบบออพติคอลด้วยแสงสีเดียว (แล = const) ด้วยองค์ประกอบแสงที่ซับซ้อนจำเป็นต้องคำนึงถึงการพึ่งพาดัชนีการหักเหของสารเลนส์ (และสภาพแวดล้อมหากไม่ใช่อากาศ) กับความยาวคลื่น (ปรากฏการณ์) เมื่อแสงสีขาวตกบนระบบออพติคอล รังสีเอกรงค์เดี่ยวที่ประกอบกันจะถูกโฟกัสที่จุดต่างกัน (รังสีสีแดงมีความยาวโฟกัสสูงสุด รังสีสีม่วงมีความยาวโฟกัสสั้นที่สุด) ดังนั้นภาพจึงเบลอและมีสีที่ขอบ . ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความคลาดเคลื่อนสี เนื่องจากกระจกประเภทต่างๆ มีการกระจายตัวที่แตกต่างกัน ด้วยการรวมการรวบรวมและแยกเลนส์จากแว่นตาที่แตกต่างกัน จึงเป็นไปได้ที่จะรวมจุดโฟกัสของสีที่ต่างกันสองสี (อะโครมา) และสามสี (อะโครมา) ได้ ซึ่งจะช่วยขจัดความคลาดเคลื่อนของสีได้ ระบบที่แก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลมและสีเรียกว่าอะพลาเนต
5. สายตาเอียง ข้อผิดพลาดที่เกิดจากความโค้งไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวแสงในระนาบหน้าตัดต่างๆ ของลำแสงที่ตกกระทบนั้นเรียกว่าสายตาเอียง ดังนั้นภาพของจุดที่อยู่ห่างจากแกนแสงหลักจึงถูกสังเกตบนหน้าจอในรูปแบบของจุดวงรีที่พร่ามัว จุดนี้ ขึ้นอยู่กับระยะห่างของหน้าจอถึงศูนย์กลางออปติคอลของเลนส์ จะลดลงเป็นเส้นตรงแนวตั้งหรือแนวนอน สายตาเอียงได้รับการแก้ไขโดยการเลือกรัศมีความโค้งของพื้นผิวการหักเหของแสงและทางยาวโฟกัส ระบบที่แก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลมและสีและความเอียงเรียกว่าอนาสติกแมต
การขจัดความคลาดเคลื่อนสามารถทำได้โดยการเลือกระบบออพติคอลที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบเป็นพิเศษเท่านั้น การแก้ไขข้อผิดพลาดทั้งหมดพร้อมกันนั้นเป็นงานที่ยากมาก และบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ ดังนั้นโดยปกติแล้วจะมีการกำจัดเฉพาะข้อผิดพลาดที่เป็นอันตรายโดยเฉพาะในกรณีใดกรณีหนึ่งเท่านั้น
§ 168 ปริมาณโฟโตเมตริกพื้นฐาน
และหน่วยของพวกเขา
การวัดแสงเป็นสาขาหนึ่งของทัศนศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการวัดความเข้มของแสงและแหล่งที่มาของแสง ปริมาณต่อไปนี้ใช้ในการวัดแสง:
พลังงาน - กำหนดลักษณะพารามิเตอร์พลังงานของรังสีออปติคัลโดยไม่คำนึงถึงผลกระทบต่อตัวรับรังสี แสง - กำหนดลักษณะผลกระทบทางสรีรวิทยาของแสงและประเมินโดยผลกระทบต่อดวงตา (ขึ้นอยู่กับความไวเฉลี่ยของดวงตาที่เรียกว่า) หรือตัวรับรังสีอื่น ๆ
1. ปริมาณพลังงาน ฟลักซ์การแผ่รังสี Fe คือปริมาณเท่ากับอัตราส่วนของพลังงานการแผ่รังสี W ต่อเวลา t ในระหว่างที่เกิดรังสี:
หน่วยของฟลักซ์การแผ่รังสีคือวัตต์ (W)
พลังงานความส่องสว่าง (ความกระจ่างใส) Re คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของฟลักซ์การแผ่รังสี Fe ที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวต่อพื้นที่ S ของส่วนที่ฟลักซ์นี้ผ่าน:
กล่าวคือมันแสดงถึงความหนาแน่นฟลักซ์การแผ่รังสีที่พื้นผิว
หน่วยของความส่องสว่างแบบพลังงานคือวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m2)
ความเข้มของพลังงานของแสง (ความเข้มของรังสี) คือ ถูกกำหนดโดยใช้แนวคิดของแหล่งกำเนิดแสงแบบจุด - แหล่งกำเนิดที่สามารถละเลยมิติได้เมื่อเปรียบเทียบกับระยะทางไปยังจุดสังเกต ความเข้มของพลังงานของแสง 1е คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของฟลักซ์การแผ่รังสี Ф ของแหล่งกำเนิดต่อมุมทึบ co ภายในที่รังสีนี้แพร่กระจาย:
หน่วยของพลังงานการส่องสว่างคือ วัตต์ต่อสเตอเรเดียน (W/sr)
ความสว่างของพลังงาน (ความกระจ่างใส) Be คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของความเข้มของการส่องสว่างของพลังงาน ΔIe ขององค์ประกอบของพื้นผิวที่เปล่งแสงต่อพื้นที่ ΔS ของการฉายภาพขององค์ประกอบนี้บนระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางของการสังเกต:
หน่วยของความส่องสว่างคือวัตต์ต่อสเตอเรเดียนเมตรยกกำลังสอง (W/(sr⋅m2))
การส่องสว่างด้วยพลังงาน (การฉายรังสี) มีลักษณะเฉพาะคือปริมาณของฟลักซ์การแผ่รังสีที่ตกกระทบต่อหน่วยของพื้นผิวที่ส่องสว่าง หน่วยการฉายรังสีจะเหมือนกับหน่วยความส่องสว่าง (W/m2)
2. ปริมาณแสง ในการวัดด้วยแสง มีการใช้เครื่องตรวจจับรังสีหลายชนิด (เช่น ดวงตา โฟโตเซลล์ โฟโตมัลติพลายเออร์) ซึ่งไม่มีความไวต่อพลังงานที่มีความยาวคลื่นต่างกันเท่ากัน ดังนั้นจึงเป็นการเลือก เครื่องรับรังสีแต่ละเครื่องมีลักษณะเฉพาะคือเส้นโค้งความไวต่อแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ดังนั้นการวัดแสงที่เป็นอัตนัยจึงแตกต่างจากวัตถุประสงค์ พลังงาน และหน่วยแสงจึงถูกนำมาใช้สำหรับการวัดแสง ซึ่งใช้สำหรับแสงที่มองเห็นเท่านั้น หน่วยพื้นฐานของแสงใน SI คือหน่วยความเข้มของการส่องสว่าง - แคนเดลา (cd) ซึ่งมีคำจำกัดความที่ให้ไว้ข้างต้น (ดูบทนำ) คำจำกัดความของหน่วยแสงคล้ายกับหน่วยพลังงาน
ฟลักซ์ส่องสว่าง Ф ถูกกำหนดให้เป็นพลังของการแผ่รังสีแสงตามความรู้สึกของแสงที่เกิดขึ้น (ขึ้นอยู่กับผลกระทบต่อตัวรับแสงแบบเลือกสรรด้วยความไวของสเปกตรัมที่กำหนด)
หน่วยของฟลักซ์ส่องสว่างคือลูเมน (lm): 1 lm คือฟลักซ์การส่องสว่างที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดจุดซึ่งมีความเข้มของการส่องสว่าง 1 cd ภายในมุมทึบ 1 sr (โดยมีสนามรังสีสม่ำเสมอภายในมุมทึบ) (1 lm = 1 ซีดี-ซีอาร์)
ความส่องสว่าง R ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์
หน่วยความส่องสว่างคือ ลูเมนต่อตารางเมตร (lm/m2)
ความสว่าง Bv ของพื้นผิวที่ส่องสว่างในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง φ คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของความเข้มของการส่องสว่าง I ในทิศทางนี้ต่อพื้นที่ S ของการฉายภาพของพื้นผิวส่องสว่างบนระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางนี้:
หน่วยของความสว่างคือ แคนเดลาต่อเมตรยกกำลังสอง (cd/m2)
หน่วยการส่องสว่างคือ ลักซ์ (ลักซ์): 1 ลักซ์คือการส่องสว่างของพื้นผิวบนพื้นที่ 1 ตร.ม. ซึ่งมีฟลักซ์การส่องสว่างตก 1 ลูเมน (1 ล. = 1 ล.ม./ตร.ม.)
การส่องสว่าง E คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของฟลักซ์การส่องสว่าง F ที่ตกกระทบบนพื้นผิวต่อพื้นที่ S ของพื้นผิวนี้:
§ 169 องค์ประกอบของเลนส์อิเล็กตรอน
สาขาฟิสิกส์และเทคโนโลยีที่ศึกษาการก่อตัวการโฟกัสและการโก่งตัวของลำแสงของอนุภาคที่มีประจุและการได้ภาพด้วยความช่วยเหลือภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในสุญญากาศเรียกว่าเลนส์อิเล็กตรอน ด้วยการรวมองค์ประกอบออปติคัลอิเล็กตรอนต่างๆ เช่น เลนส์อิเล็กทรอนิกส์ กระจก ปริซึม เข้าด้วยกัน พวกมันจะสร้างอุปกรณ์ออปติคัลอิเล็กตรอน เช่น หลอดรังสีแคโทด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ตัวแปลงออปติคัลอิเล็กตรอน
1. เลนส์อิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างและโฟกัสลำแสงของอนุภาคที่มีประจุ มีเลนส์ไฟฟ้าสถิตและแม่เหล็ก สนามไฟฟ้าที่มีพื้นผิวที่มีศักย์เท่ากันทั้งเว้าและนูนสามารถใช้เป็นเลนส์ไฟฟ้าสถิตได้ เช่น ในระบบของอิเล็กโทรดโลหะและไดอะแฟรมที่มีความสมมาตรตามแนวแกน ในรูป 240 แสดงเลนส์ไฟฟ้าสถิตที่รวบรวมได้ง่ายที่สุด โดยที่ A คือจุดของวัตถุ B คือรูปภาพ และเส้นประแสดงเส้นความแรงของสนาม
เลนส์แม่เหล็กมักจะเป็นโซลินอยด์ที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูงโคแอกเซียลกับลำอิเล็กตรอน เพื่อให้สนามแม่เหล็กรวมศูนย์บนแกนสมมาตร โซลินอยด์จะถูกวางไว้ในปลอกเหล็กที่มีการตัดเป็นรูปวงแหวนภายในแคบ
หากลำแสงที่แยกตัวของอนุภาคมีประจุเข้าสู่สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอซึ่งพุ่งไปตามแกนลำแสง ความเร็วของแต่ละอนุภาคสามารถถูกแยกย่อยออกเป็นสององค์ประกอบ: ตามขวางและตามยาว ประการแรกกำหนดการเคลื่อนที่สม่ำเสมอตามแนววงกลมในระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางของสนาม (ดูมาตรา 115) ประการที่สองกำหนดการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอตามแนวสนาม การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นเป็นเกลียวซึ่งมีแกนตรงกับทิศทางของสนาม สำหรับอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากมุมที่ต่างกัน องค์ประกอบปกติของความเร็วจะแตกต่างกัน กล่าวคือ รัศมีของเกลียวที่พวกมันอธิบายก็จะแตกต่างกันเช่นกัน อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนขององค์ประกอบปกติของความเร็วต่อรัศมีของเกลียวระหว่างคาบการหมุน (ดูมาตรา 115) จะเท่ากันสำหรับอิเล็กตรอนทุกตัว ดังนั้นหลังจากการปฏิวัติครั้งหนึ่ง อิเล็กตรอนทั้งหมดจะถูกโฟกัสไปที่จุดเดียวกันบนแกนของเลนส์แม่เหล็ก
“การหักเห” ของเลนส์ที่เป็นไฟฟ้าสถิตและแม่เหล็กขึ้นอยู่กับทางยาวโฟกัสของเลนส์ ซึ่งกำหนดโดยการออกแบบเลนส์ ความเร็วของอิเล็กตรอน ความต่างศักย์ที่ใช้กับอิเล็กโทรด (เลนส์ไฟฟ้าสถิต) และการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็ก (เลนส์แม่เหล็ก). คุณสามารถเปลี่ยนทางยาวโฟกัสของเลนส์ได้โดยการเปลี่ยนความต่างศักย์หรือปรับกระแสในขดลวด ภาพที่เป็นมลทินของวัตถุในเลนส์อิเล็กตรอนนั้นได้มาจากคานอิเล็กตรอนแบบพาราแอกเซียลเท่านั้น เช่นเดียวกับในระบบออพติคอล (ดูมาตรา 167) ข้อผิดพลาดก็เกิดขึ้นในองค์ประกอบออปติคอลอิเล็กตรอนเช่นกัน: ความคลาดเคลื่อนทรงกลม โคม่า การบิดเบี้ยว สายตาเอียง เมื่อมีการแพร่กระจายของความเร็วของอิเล็กตรอนในลำแสง จะสังเกตเห็นความคลาดเคลื่อนของสีด้วย ความคลาดเคลื่อนจะลดความละเอียดและคุณภาพของภาพ ดังนั้นจึงต้องกำจัดออกในแต่ละกรณี
2.กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน - อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ภาพวัตถุขนาดเล็ก ในนั้นซึ่งแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแทนที่จะใช้รังสีแสงลำอิเล็กตรอนจะถูกเร่งให้มีพลังงานสูง (30-100 keV หรือมากกว่า) ภายใต้สภาวะสุญญากาศลึก (ประมาณ 0.1 mPa) และใช้เลนส์อิเล็กตรอนแทนเลนส์ธรรมดา . ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน วัตถุจะถูกมองไม่ว่าจะผ่านการไหลของอิเล็กตรอนที่ส่งผ่านหรือสะท้อน ดังนั้นจึงมีความแตกต่างระหว่างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านและแบบสะท้อน
ในรูป ในรูป 241 แสดงแผนผังของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ลำแสงอิเล็กตรอนที่สร้างโดยปืนอิเล็กตรอน 1 ตกลงไปในพื้นที่การกระทำของเลนส์คอนเดนเซอร์ 2 ซึ่งจะเน้นลำอิเล็กตรอนของหน้าตัดและความเข้มที่ต้องการบนวัตถุ 3 เมื่อผ่านวัตถุและพบการเบี่ยงเบนในนั้น อิเล็กตรอนจะผ่านเลนส์แม่เหล็กตัวที่สอง - เลนส์ 4 - และถูกรวบรวมเป็นภาพกลาง 5 จากนั้นใช้เลนส์ฉายภาพ 6 บนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ภาพสุดท้าย 7 จะประสบความสำเร็จ.
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถูกจำกัดในด้านหนึ่งเนื่องจากคุณสมบัติของคลื่น (การเลี้ยวเบน) ของอิเล็กตรอน และอีกด้านหนึ่งเนื่องมาจากความคลาดเคลื่อนของเลนส์อิเล็กตรอน ตามทฤษฎี ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์เป็นสัดส่วนกับความยาวคลื่น และเนื่องจากความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนที่ใช้ (ประมาณ 1 อิม) นั้นน้อยกว่าความยาวคลื่นของรังสีแสงหลายพันเท่า ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงยิ่งใหญ่กว่าตามลำดับ และมีค่า 0.01 - 0.0001 ไมครอน (สำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจะมีขนาดประมาณ 0.2 - 0.3 ไมครอน) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถขยายได้สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด (สูงสุด 106 เท่า) ซึ่งทำให้สามารถสังเกตรายละเอียดของโครงสร้างที่มีขนาดเล็กเพียง 0.1 นาโนเมตรได้
ตัวแปลงไฟฟ้าออปติคอลเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความสว่างของภาพแสงและแปลงภาพของวัตถุที่ตามองไม่เห็น (เช่น ในรังสีอินฟราเรดหรือรังสีอัลตราไวโอเลต) ให้กลายเป็นภาพที่มองเห็นได้ แผนภาพของตัวแปลงอิเล็กตรอน - ออปติคัลที่ง่ายที่สุดแสดงไว้ในรูปที่ 1 242. ภาพของวัตถุ A ถูกฉายลงบนโฟโตแคโทด 2 โดยใช้เลนส์สายตา 1 การแผ่รังสีจากวัตถุทำให้เกิดการปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวของโฟโตแคโทด ซึ่งเป็นสัดส่วนกับการกระจายความสว่างของภาพที่ฉายลงบนวัตถุ โฟโตอิเล็กตรอนที่ถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้า (อิเล็กโทรดเร่ง 3) จะถูกโฟกัสโดยใช้เลนส์อิเล็กทรอนิกส์ 4 บนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ 5 ซึ่งภาพอิเล็กทรอนิกส์จะถูกแปลงเป็นภาพแสง (ได้ภาพสุดท้าย A) ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของตัวแปลง 6. อยู่ในภาชนะสุญญากาศสูง
เป็นที่ทราบกันดีจากทัศนศาสตร์ว่าการเพิ่มขึ้นของภาพนั้นสัมพันธ์กับความสว่างที่ลดลง ข้อดีของตัวแปลงอิเล็กตรอน-ออปติคัลคือสามารถสร้างภาพ A ที่ขยายใหญ่ขึ้นพร้อมการส่องสว่างที่มากกว่าวัตถุ A เนื่องจากการส่องสว่างถูกกำหนดโดยพลังงานของอิเล็กตรอนที่สร้างภาพบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ ความละเอียดของการเรียงซ้อน (เชื่อมต่อหลายชุด) ตัวแปลงแสงของอิเล็กตรอนคือ 25-60 เส้นต่อ 1 มม. ค่าสัมประสิทธิ์การแปลง - จากการถ่ายโอนฟลักซ์แสงที่ปล่อยออกมาจากหน้าจอไปยังฟลักซ์ที่ตกกระทบจากวัตถุไปยังโฟโตแคโทด - สำหรับตัวแปลงออปติคัลอิเล็กตรอนแบบเรียงซ้อน ถึง "10* ข้อเสียของอุปกรณ์เหล่านี้คือความละเอียดต่ำและพื้นหลังค่อนข้างมืดซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของภาพ
งาน
21.1. รังสีตกที่มุม 35° บนแผ่นกระจกระนาบขนาน (n = 1.5) หนา 6 ซม. กำหนดการเคลื่อนที่ด้านข้างของลำแสงที่ผ่านแผ่นนี้
21.2. จำเป็นต้องสร้างเลนส์พลาโนนูนที่มีกำลังแสง 6 ไดออปเตอร์ กำหนดรัศมีความโค้งของพื้นผิวนูนของเลนส์หากดัชนีการหักเหของวัสดุเลนส์คือ 1.6
21.3. พิจารณาว่าจำเป็นต้องแขวนหลอดไฟขนาด 300 วัตต์ที่ความสูงเท่าใดเพื่อให้แสงสว่างของบอร์ดที่อยู่ใต้หลอดไฟเท่ากับ 50 ลักซ์ กระดานเอียงที่ 35° และกำลังส่องสว่างของหลอดไฟคือ 15 ลูเมน/วัตต์ สมมติว่าฟลักซ์การส่องสว่างทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดไอโซโทรปิกคือ Ф0 = 4πI
GBPOU RM "วิทยาลัยการแพทย์ Saransk"
บันทึกบทเรียน
ในสาขาวิชา "ฟิสิกส์"
หัวข้อ: “เครื่องมือทางแสง การสร้างภาพโดยใช้เลนส์"
เรียบเรียงโดย: ครูฟิสิกส์
โกรินา อันนา ดมิตรีเยฟนา
การลงโทษ:ฟิสิกส์
บทเรียนหมายเลข: 3.23
เรื่อง:เครื่องมือเกี่ยวกับแสง การสร้างภาพโดยใช้เลนส์
เป้า:การเรียนรู้พื้นฐานทางทฤษฎีของหัวข้อที่กำลังศึกษา (ความละเอียด, เลนส์ (การลู่เข้าและการแยกออก), สูตรเลนส์บาง, เครื่องมือทางแสง, การหักเหของแสง, ความบกพร่องทางการมองเห็น)
จัดให้มีชั้นเรียน:ตำราเรียน บันทึกการบรรยาย การนำเสนอ
ประเภทของบทเรียน:บทเรียนรวม
เทคโนโลยีการฝึกอบรม:การศึกษาพัฒนาการ
วิธีการสอน:การบรรยาย
ความสามารถ:
ตกลง 1. จัดกิจกรรมของคุณเอง เลือกวิธีการมาตรฐานและวิธีการปฏิบัติงานระดับมืออาชีพ ประเมินประสิทธิภาพและคุณภาพ
ตกลง 2. ค้นหาและใช้ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการปฏิบัติงานระดับมืออาชีพ การพัฒนาวิชาชีพและส่วนบุคคลอย่างมีประสิทธิผล
ตกลง 3. ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารในกิจกรรมทางวิชาชีพ
PC 1.จัดทำเอกสารทางบัญชีเบื้องต้น
การเชื่อมต่อแบบสหวิทยาการ:ยา
หนังสือมือสอง:
ซดานอฟ แอล.เอส., ซดานอฟ จี.แอล. ฟิสิกส์สำหรับสถาบันการศึกษาเฉพาะทางระดับมัธยมศึกษา
Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์ เกรด 11: ทางการศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป สถาบัน: พื้นฐานและโปรไฟล์ ระดับ / G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, V. M. Charugin; แก้ไขโดย V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva - อ.: การศึกษา, 2553. - หน้า. 186-194
1. ช่วงเวลาขององค์กร: 3-5 นาที
(ทำเครื่องหมายการขาดงาน, ตรวจรูปลักษณ์นักศึกษา, สภาพสุขอนามัยของสำนักงาน)
2. ทดสอบความรู้ของคุณเกี่ยวกับเนื้อหาที่ครอบคลุม: 10-15 นาที
เพื่อทดสอบความรู้ของบทเรียนที่เสร็จสมบูรณ์ จะทำการสำรวจด้านหน้า
คำถามควบคุม:
1. ความหมายทางกายภาพของดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของสารคืออะไร?
คำตอบโดยประมาณ: ดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของสารเท่ากับอัตราส่วนของความเร็วแสงในตัวกลางที่ขอบเขตระหว่างการหักเหของแสงที่เกิดขึ้น:
(สูตรที่นักศึกษาต้องจดไว้)
2. จะใช้กฎการสะท้อนเพื่อสร้างภาพแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดในกระจกระนาบได้อย่างไร?
ตัวอย่างคำตอบ: นักเรียนจะต้องวาดตัวอย่างภาพวาดที่ตรงกับภาพที่กำหนดให้
3. ปรากฏการณ์การสะท้อนแสงทั้งหมดเกิดขึ้นภายใต้สภาวะใด
คำตอบโดยประมาณ: ปรากฏการณ์การสะท้อนแสงทั้งหมดเป็นไปได้ภายใต้สภาวะ
โดยที่ α0 คือมุมจำกัดของการสะท้อนทั้งหมด ซึ่งเท่ากับมุมตกกระทบ α0 ซึ่งสอดคล้องกับมุมการหักเหของแสง 900
4. มุมจำกัดของการสะท้อนทั้งหมดถูกกำหนดอย่างไร?
คำตอบโดยประมาณ: สำหรับตัวกลางหักเหแต่ละตัว มุมจำกัดของการสะท้อนทั้งหมดจะคำนวณโดยสูตรและมีค่าของมันเอง
5. สเปกตรัมคืออะไร? แสดงรายการสีของสเปกตรัม?
คำตอบโดยประมาณ: สเปกตรัม - แถบสีรุ้งประกอบด้วย 7 สี - แดง, ส้ม, เหลือง, เขียว, น้ำเงิน, คราม, ม่วง
6. การกระจายแสงคืออะไร? เหตุใดดัชนีการหักเหของแสงจึงขึ้นอยู่กับความถี่ของแสง
คำตอบโดยประมาณ: การกระจายตัวของแสง - การพึ่งพาดัชนีการหักเหของตัวกลางกับความถี่ของคลื่นแสง ดัชนีการหักเหของแสงขึ้นอยู่กับความถี่ของแสง เนื่องจากการหักเหของแสงทำให้ความเร็วของคลื่นแสงลดลงในขณะที่มันผ่านตัวกลาง การพึ่งพาอาศัยกันนี้ตามมาจากสูตร: 
.
3. การนำเสนอเนื้อหา: 45-50 นาที
1) เลนส์และคุณลักษณะของมัน
2) ดวงตาเป็นอุปกรณ์ทางแสง ข้อบกพร่องในการมองเห็นด้วยแสง
3) อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา
นักเรียนจดบันทึกเนื้อหาบทเรียน โดยบันทึกจากสไลด์การนำเสนอ
นักเรียนเขียนหัวข้อของบทเรียน (สไลด์ 1) และแผนการสอน (สไลด์ 2)
สไลด์ที่ 1 สไลด์ที่ 2
คำถามที่ 1
เลนส์คือตัวโปร่งใสที่ล้อมรอบด้วยพื้นผิวทรงกลมทั้งสองด้าน
เลนส์สามารถถูกจำกัดด้วยพื้นผิวทรงกลมต่างๆ ประเภทของเลนส์ที่มีความโดดเด่น ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้
โดยทั่วไปสามารถนูนได้ (biconvex, plano-concave, concave-convex) ถ้าความหนาตรงกลางมากกว่าที่ขอบและเว้า (biconcave, plano-concave, concave-concave) ถ้าความหนาใน ตรงกลางน้อยกว่าที่ขอบ (สไลด์ 3)
ลักษณะทางเรขาคณิตของเลนส์ - นักเรียนร่างเลนส์ด้วยสัญลักษณ์ จากนั้นจดคำอธิบายสำหรับแต่ละลักษณะ (สไลด์ 4 และ 5)
แกนแสงหลักเป็นเส้นตรงซึ่งวางอยู่ตรงกลางของพื้นผิวทรงกลมที่กั้นเลนส์ แกนแสงหลักคือแกนสมมาตรของเลนส์
จุดศูนย์กลางแสงของเลนส์ - จุดที่วางอยู่บนแกนแสงที่อยู่ตรงกลางเลนส์
แกนแสงทุติยภูมิ - เส้นตรงใด ๆ ที่ผ่านศูนย์กลางแสง
ระนาบหลักของเลนส์ - ผ่านศูนย์กลางของเลนส์ในแนวตั้งฉากกับแกนแสงหลัก
รัศมีความโค้ง - เส้นตัดของพื้นผิวทรงกลมที่มีรัศมี
สไลด์ที่ 4 สไลด์ที่ 5
สไลด์ที่ 6 แสดงการใช้เลนส์เพื่อเปลี่ยนรูปร่างของหน้าคลื่น ในกรณีนี้ ด้านหน้าของคลื่นระนาบจะกลายเป็นทรงกลมเมื่อผ่านเลนส์ (สามารถเห็นภาพเคลื่อนไหวของกระบวนการได้เมื่อแสดงการนำเสนอ)
โฟกัสคือจุดบนแกนลำแสงหลักที่รังสีของลำแสงหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์นูนตัดกัน จุดนี้ถูกกำหนดโดยตัวอักษร F
ความยาวโฟกัสคือระยะห่างจากศูนย์กลางแสงถึงโฟกัส
เมื่อวางจุดส่องสว่างไว้ที่โฟกัสของเลนส์ (หรือที่จุดใดก็ได้บนระนาบโฟกัส) เราจะได้รังสีคู่ขนานหลังจากการหักเหของแสง
เลนส์เว้าซึ่งอยู่ในตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าทางการมองเห็น (เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเลนส์) จะมีความแตกต่างกัน ด้วยการกำกับรังสีขนานกับแกนลำแสงหลักที่เลนส์ดังกล่าว เราจะได้ลำแสงที่แยกจากกัน ส่วนต่อขยายตัดกันที่จุดโฟกัสหลักของเลนส์ที่แยกออก
ระยะห่าง f จากภาพถึงเลนส์
ทางยาวโฟกัส F
สไลด์ที่ 8 สไลด์ที่ 9
ค่าของ d, f และ F อาจเป็นค่าบวกหรือค่าลบก็ได้ เมื่อใช้สูตรเลนส์ต้องใส่เครื่องหมายหน้าเงื่อนไขสมการตามกฎต่อไปนี้
หากเลนส์มาบรรจบกัน แสดงว่าโฟกัสนั้นเป็นจริงและอยู่ที่ด้านหน้าของสมาชิก 
ใส่เครื่องหมาย “+”
หากเลนส์เบี่ยงเบน ดังนั้น F< 0 и в правой части формулы будет стоять отрицательная величина.
ต่อหน้าดิ๊ก 
ใส่เครื่องหมาย “+” หากเป็นภาพจริง และใส่เครื่องหมาย “-” ในกรณีที่เป็นภาพในจินตนาการ
ต่อหน้าดิ๊ก 
ใส่เครื่องหมาย "+" ในกรณีของจุดส่องสว่างจริง และเครื่องหมาย "-" หากเป็นจินตภาพ (เช่น ลำแสงที่มาบรรจบกันตกลงบนเลนส์ ซึ่งส่วนขยายที่ตัดกันที่จุดหนึ่ง)
ในกรณีที่ไม่ทราบ F, f หรือ d ให้อยู่หน้าพจน์ที่เกี่ยวข้อง , และ ใส่เครื่องหมาย “+” แต่หากได้รับค่าลบจากการคำนวณทางยาวโฟกัสหรือระยะห่างจากเลนส์ถึงภาพหรือแหล่งที่มา นั่นหมายความว่าโฟกัส รูปภาพ หรือแหล่งที่มานั้นเป็นจินตภาพ
ภาพที่ได้รับจากเลนส์มักจะมีขนาดแตกต่างจากวัตถุ ความแตกต่างของขนาดของวัตถุและรูปภาพนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยการขยาย
กำลังขยายเชิงเส้นคืออัตราส่วนของขนาดเชิงเส้นของภาพต่อขนาดเชิงเส้นของวัตถุ (สไลด์ 10)
H - ความสูงของภาพ
ชั่วโมง - ความสูงของวัตถุ
กำลังขยายของเลนส์เท่ากับอัตราส่วนของระยะห่างจากภาพต่อเลนส์ต่อระยะห่างจากเลนส์ถึงวัตถุ:
การสร้างภาพในเลนส์ (สไลด์ 12-17) แต่ละสไลด์แสดงกระบวนการสร้างภาพโดยใช้ภาพเคลื่อนไหว
คุณสมบัติของเลนส์แบบบางนั้นพิจารณาจากตำแหน่งของจุดโฟกัสเป็นหลัก ซึ่งหมายความว่า เมื่อทราบระยะห่างจากแหล่งกำเนิดแสงถึงเลนส์และทางยาวโฟกัส (ตำแหน่งของจุดโฟกัส) คุณจะสามารถหาระยะห่างจากภาพได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงเส้นทางของรังสีภายในเลนส์ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องพรรณนาลักษณะที่แน่นอนของพื้นผิวทรงกลมของเลนส์ในการวาดภาพ เป็นที่ทราบกันดีว่ารังสีทั้งหมดที่เล็ดลอดออกมาจากจุดใดจุดหนึ่งของวัตถุที่ผ่านเลนส์ก็ตัดกันที่จุดหนึ่งเช่นกัน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมเลนส์บางจึงสามารถให้ภาพของจุดใดๆ บนวัตถุ และส่งผลให้วัตถุทั้งหมดโดยรวมได้ ในการสร้างภาพที่ได้รับโดยใช้เลนส์รวบรวม จุดโฟกัสและศูนย์กลางแสงที่ได้รับ เราจะใช้รังสี "สะดวก" สามประเภทเป็นหลัก:
รังสีที่ผ่านศูนย์กลางแสง
ลำแสงตกกระทบบนเลนส์ขนานกับแกนลำแสงหลัก
รังสีที่ผ่านโฟกัส
ลักษณะของภาพ:
ตั้งตรงและคว่ำ
ขยายและลดขนาดลง
จริงและจินตนาการ
ในการสร้างลำแสงหักเห เราจะวาดแกนแสงทุติยภูมิ PQ ขนานกับลำแสง SB จากนั้นเราสร้างระนาบโฟกัสและค้นหาจุด C ของจุดตัดของระนาบโฟกัสกับแกนแสงทุติยภูมิ รังสีหักเห BC จะผ่านจุดนี้ไป ดังนั้นจึงมีการสร้างเส้นทางของรังสีสองดวงที่โผล่ออกมาจากจุด S หลังจากการหักเหของแสงในเลนส์รังสีเหล่านี้จะแยกออก รูปภาพ S1 ของจุด S จะเป็นจินตภาพ เนื่องจากแหล่งกำเนิดอยู่ระหว่างโฟกัสและเลนส์
สำหรับเลนส์นูนสองเหลี่ยมที่มาบรรจบกัน
วัตถุอยู่ระหว่างโฟกัสและโฟกัสคู่ (สไลด์ 12)
ลักษณะของภาพ
ขยายใหญ่ขึ้น
จริง
ฤvertedษี
วัตถุอยู่ที่ทางยาวโฟกัสเดียว (สไลด์ 13)
ลักษณะของภาพ - ไม่มีภาพเพราะว่า รังสีไม่มาบรรจบกัน
วัตถุอยู่ระหว่างโฟกัสและเลนส์ (สไลด์ 14)
ลักษณะของภาพ
ขยายใหญ่ขึ้น
วัตถุมีความยาวโฟกัสสองเท่า (สไลด์ 15)
ลักษณะของภาพ
ขนาดเดียวกับรายการ
จริง
ฤvertedษี
สินค้าตั้งอยู่ด้านหลังโฟกัสคู่
ลักษณะของภาพ
ที่ลดลง
จริง
ฤvertedษี
สำหรับเลนส์ไบคอนเคฟที่แยกออก
สำหรับการก่อสร้างใดๆ ภาพที่ได้จะลดลง เสมือน และตั้งตรง
คำถามที่ 2
ดวงตาของมนุษย์เป็นระบบการมองเห็นที่ค่อนข้างซับซ้อน เกิดขึ้นจากกระบวนการวิวัฒนาการ
1 - ตาขาว - เปลือกตาด้านนอกซึ่งช่วยปกป้องเนื้อหาภายในและให้ความแข็งแกร่ง
2 - กระจกตา - แสงทะลุผ่านได้
3 - ม่านตา - วงแหวนของกล้ามเนื้อซึ่งเมื่อหดตัวและยืดออก จะเปลี่ยนขนาดของรูม่านตา และด้วยเหตุนี้แสงจึงเข้าสู่ดวงตา
4 - นักเรียน
5 - เลนส์ - ตัวเลนส์ที่มีรูปร่างคล้ายเลนส์ซึ่งสามารถยืดและผ่อนคลายได้ด้วยความช่วยเหลือจาก 6 การเปลี่ยนรัศมีความโค้งของพื้นผิวของเลนส์และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดพลังงานแสง การเปลี่ยนแปลงความโค้งของเลนส์จะกำหนดความสามารถในการรองรับของดวงตา - การเปลี่ยนแปลงกำลังแสงของดวงตา ที่พักเกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ จุดที่ตามองเห็นเมื่อกล้ามเนื้อปรับเลนส์คลายตัว เรียกว่า จุดที่ไกล ซึ่งมองเห็นได้ที่ความตึงเครียดสูงสุดคือจุดที่ใกล้ โดยปกติจุดไกลจะอยู่ไกลอย่างไร้ขอบเขต จุดใกล้ - อยู่ที่ระยะห่างประมาณ 15-20 ซม.
การมองเห็นบกพร่อง
สายตาสั้นคือความบกพร่องในการมองเห็นซึ่งจุดไกลอยู่ในระยะที่จำกัด สาเหตุนี้เกิดจากการยืดตัวของดวงตาหรือจากการกระตุกของกล้ามเนื้อปรับเลนส์ เพื่อให้มองเห็นได้ดีขึ้น คุณต้องขยับตาให้เข้าใกล้วัตถุมากขึ้น การแก้ไขดำเนินการโดยใช้เลนส์ที่แยกออก
สายตายาวคือความบกพร่องในการมองเห็นซึ่งจุดใกล้เคลื่อนออกไปจากดวงตา สาเหตุเกิดจากการที่ลูกตาสั้นลงหรือเกิดจากการอยู่ที่ไม่ดี การแก้ไขจะดำเนินการโดยใช้เลนส์มาบรรจบกัน
6 - เอ็นปรับเลนส์
7 - ร่างกายแก้วตา
กระจกตา อารมณ์ขันที่เป็นน้ำ เลนส์ และตัวแก้วตาก่อให้เกิดระบบการมองเห็นคล้ายกับเลนส์ที่มีกำลังแสงประมาณ 58.5 ไดออปเตอร์ (f = 17.2 มม.) จุดศูนย์กลางการมองเห็นของระบบนี้อยู่ห่างจากกระจกตาประมาณ 5 มม.
8 - คอรอยด์
9 - เรตินา - ซีกโลกที่ประกอบด้วยเซลล์รับที่มีรูปร่างคล้ายกรวยและแท่ง โคนมีหน้าที่ในการมองเห็นสี (แท่งสามประเภท - เขียว, แดง, น้ำเงิน) ร็อดมีหน้าที่ในการมองเห็นยามพลบค่ำ ความไวทางสเปกตรัมของดวงตาจะสูงสุดในช่วงสีเหลืองเขียว (ประมาณ 560 นาโนเมตร)
10 - เส้นประสาทตา
11 - จุดบอด
12 - รอยบุ๋มกลาง - พื้นที่ที่มีการมองเห็นที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
การหักเหของดวงตาคือพลังการหักเหของระบบการมองเห็นของดวงตา ซึ่งแสดงเป็นไดออปเตอร์ การหักเหของดวงตาเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพถูกกำหนดโดยรัศมีความโค้งของตัวกลางในการหักเหของแสงแต่ละชนิด ดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง และระยะห่างระหว่างพื้นผิวของตัวกลางเหล่านั้น เช่น เนื่องจากลักษณะทางกายวิภาคของดวงตา อย่างไรก็ตามในคลินิกสิ่งสำคัญไม่ใช่พลังสัมบูรณ์ของอุปกรณ์ออปติคอล (การหักเหของแสง) ของดวงตา แต่เป็นความสัมพันธ์กับความยาวของแกนหน้าไปหลังของตานั่นคือ ตำแหน่งของจุดสนใจหลักด้านหลัง (จุดตัดของรังสีที่ผ่านระบบการมองเห็นของดวงตาขนานกับแกนแสง) สัมพันธ์กับเรตินา - การหักเหทางคลินิก
ขึ้นอยู่กับรูปร่างของอุปกรณ์การมองเห็นของดวงตา ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการหักเหของดวงตาทรงกลมเมื่อการหักเหของรังสีในดวงตาเหมือนกันในทุกเส้นเมอริเดียนและสายตาเอียงเมื่ออยู่ในตาเดียวกันมีการรวมกัน ของการหักเหที่แตกต่างกัน เช่น การหักเหของรังสีไม่เหมือนกันตามเส้นเมริเดียนที่ต่างกัน ในสายตาเอียงมีสองส่วนหลักของเส้นลมปราณซึ่งตั้งอยู่ในมุมขวา: หนึ่งในนั้นการหักเหของดวงตาจะยิ่งใหญ่ที่สุดส่วนอีกส่วนหนึ่ง - ที่เล็กที่สุด ความแตกต่างของการหักเหของเส้นเมอริเดียนเหล่านี้เรียกว่าระดับสายตาเอียง สายตาเอียงระดับเล็กน้อย (มากถึง 0.5 ไดออปเตอร์) เป็นเรื่องปกติโดยแทบไม่ทำให้การมองเห็นลดลงซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสายตาเอียงดังกล่าวจึงเรียกว่าทางสรีรวิทยา
บ่อยครั้งในระหว่างการมองเห็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะใกล้ ความเมื่อยล้าของดวงตา (ความรู้สึกไม่สบายทางการมองเห็น) จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ภาวะนี้เรียกว่าภาวะสายตาสั้น มันแสดงให้เห็นความจริงที่ว่ารูปทรงของตัวอักษรหรือวัตถุขนาดเล็กไม่ชัดเจนความเจ็บปวดเกิดขึ้นที่หน้าผากใกล้ดวงตาในดวงตา ภาพทางคลินิกนี้เป็นลักษณะของภาวะสายตาสั้นที่ผ่อนคลายซึ่งขึ้นอยู่กับความเหนื่อยล้าของกล้ามเนื้อปรับเลนส์ซึ่งสังเกตได้จากสายตายาว, สายตายาว, สายตาเอียง จ. ด้วยสายตาสั้นสิ่งที่เรียกว่าภาวะสายตาสั้นของกล้ามเนื้อพัฒนาขึ้นซึ่งเกิดจากข้อบกพร่องในระบบภาพสองตา มันแสดงออกมาเป็นอาการปวดตา, มองเห็นภาพซ้อนเมื่อทำงานในระยะใกล้ เพื่อกำจัดภาวะสายตาล้า การแก้ไขภาวะสายตาสั้นหรือสายตายาวตามอายุทางสายตาที่เร็วที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ การสร้างเงื่อนไขด้านสุขอนามัยที่ดีสำหรับการมองเห็น สลับกับที่พักตา และการบำบัดด้วยการบูรณะโดยทั่วไปมีความจำเป็น
คำถามที่ 3
เครื่องมือเกี่ยวกับแสง
1. แว่นขยาย - เลนส์เหลี่ยมโฟกัสสั้น
- การขยายเชิงมุมของแว่นขยาย
d0 - ระยะการมองเห็นที่ดีที่สุด (25 ซม.)
f - ระยะห่างจากภาพถึงเลนส์
ยิ่งทางยาวโฟกัสของเลนส์สั้นเท่าใด กำลังขยายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
2. กล้องจุลทรรศน์ - การรวมกันของระบบโฟกัสสั้นสองระบบ: เลนส์และช่องมองภาพ
เลนส์ - เลนส์ที่อยู่ใกล้กับวัตถุมากที่สุด
ช่องมองภาพเป็นเลนส์ที่อยู่ใกล้กับตาของผู้สังเกตมากที่สุด
- กำลังขยายที่กำหนดโดยเลนส์
- กำลังขยายที่กำหนดโดยช่องมองภาพ
- กำลังขยายเชิงมุมของกล้องจุลทรรศน์
Δ - ความยาวท่อกล้องจุลทรรศน์
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์
แล - ความยาวคลื่นแสง
d - ระยะห่างจากวัตถุถึงเลนส์
D - เส้นผ่านศูนย์กลางเลนส์
เพื่อลดระยะห่าง จำเป็นต้องใช้เลนส์ทางยาวโฟกัสที่สั้นลง
3. กล้องโทรทรรศน์ - อุปกรณ์สำหรับสังเกตวัตถุที่อยู่ห่างไกล
ประเภทของกล้องโทรทรรศน์:
telescope - refractor - กล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ระบบเลนส์
กล้องโทรทรรศน์ - ตัวสะท้อนแสง - กล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ระบบกระจกเงา
- กำลังขยายเชิงมุมของกล้องโทรทรรศน์
เพื่อให้ได้กำลังขยายเชิงมุมสูง จำเป็นต้องเชื่อมต่อเลนส์โฟกัสยาวกับเลนส์ใกล้ตาที่มีโฟกัสสั้น
4. กล้อง - กล้องกันแสงและระบบเลนส์
5. เครื่องฉายภาพยนตร์
เลนส์เป็นส่วนหลักของกล้อง อุปกรณ์ฉายภาพ กล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ ดวงตาก็มีเลนส์เช่นกัน - เลนส์คริสตัลไลน์
การกระทำของเครื่องมือทางแสงอธิบายโดยกฎของเลนส์เรขาคณิต ตามกฎหมายเหล่านี้ มีความเป็นไปได้ที่จะแยกแยะรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ของวัตถุโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ เมื่อใช้กล้องโทรทรรศน์ คุณสามารถระบุการมีอยู่ของดาวฤกษ์สองดวงที่ระยะห่างเชิงมุมเล็กๆ ระหว่างดาวทั้งสองดวงได้
ธรรมชาติของคลื่นของแสงจำกัดความสามารถในการแยกแยะรายละเอียดของวัตถุหรือวัตถุที่มีขนาดเล็กมากเมื่อสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ การเลี้ยวเบนไม่อนุญาตให้ได้ภาพวัตถุขนาดเล็กที่ชัดเจน เนื่องจากแสงไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอย่างเคร่งครัด แต่จะโค้งงอไปรอบๆ วัตถุ ส่งผลให้ภาพดูไม่ชัด สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อขนาดเชิงเส้นของวัตถุน้อยกว่าความยาวคลื่นของแสง
การเลี้ยวเบนยังเป็นการจำกัดกำลังการแยกส่วนของกล้องโทรทรรศน์อีกด้วย เนื่องจากการเลี้ยวเบนของคลื่นที่ขอบกรอบเลนส์ ภาพดาวจึงไม่ใช่จุด แต่เป็นระบบวงแหวนแสงและความมืด หากดาวสองดวงอยู่ห่างจากกันเป็นมุมเล็กน้อย วงแหวนเหล่านี้จะทับซ้อนกัน และดวงตาไม่สามารถแยกแยะได้ว่ามีจุดส่องสว่างสองจุดหรือจุดเดียว ระยะห่างเชิงมุมสูงสุดระหว่างจุดส่องสว่างที่สามารถแยกแยะได้นั้นถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความยาวคลื่นต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์
ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าต้องคำนึงถึงการเลี้ยวเบนเสมอ โดยไม่คำนึงถึงอุปสรรคใดๆ ด้วยการสังเกตอย่างระมัดระวัง จึงไม่สามารถละเลยได้แม้แต่ในกรณีของสิ่งกีดขวางที่มีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นอย่างมาก
การเลี้ยวเบนของแสงจะเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดของการนำไปใช้ของเลนส์เรขาคณิต การโค้งงอของแสงรอบๆ สิ่งกีดขวางทำให้เกิดข้อจำกัดในความละเอียดของอุปกรณ์เชิงแสงที่สำคัญที่สุด นั่นก็คือ กล้องโทรทรรศน์และกล้องจุลทรรศน์
4. การรวมวัสดุใหม่: 17-20 นาที
คำถามเพื่อการควบคุมตนเอง:
1. เหตุใดภาพในกระจกระนาบจึงเรียกว่าเสมือน
2. เลนส์ใดเป็นเลนส์บรรจบกัน? กระจัดกระจาย?
3. เลนส์ตัวไหนเรียกว่าบาง?
4. สูตรเลนส์บางสัมพันธ์กับปริมาณใดบ้าง
5. รูปภาพจริงแตกต่างจากจินตภาพอย่างไร?
6. จุดสนใจหลักของเลนส์คืออะไร?
7. กำลังขยายของเลนส์คืออะไร?
5. การบ้าน: 5 นาที
ช. 30 § 1-3; ช. 31 § 1-3
6. สรุป: 5 นาที
(มีการให้คะแนนและความคิดเห็น)
เลนส์บาง
เป้าหมายของงาน:ฝึกฝนเทคนิคการรับภาพโดยใช้เลนส์เรียนรู้การกำหนดความยาวโฟกัสของเลนส์
คำถามที่คุณต้องรู้
เพื่อขออนุญาตทำงาน:
1. เลนส์คืออะไร?
2. เลนส์บางคืออะไร?
3. อะไรคือแหล่งกำเนิดจุด จุดศูนย์กลางแสงของเลนส์ แกนแสงหลักและรอง โฟกัส ระนาบโฟกัส และทางยาวโฟกัส
4. การบรรจบและการแยกเลนส์
5. ภาพวัตถุจริงและจินตภาพ
6. รังสีชนิดใดที่เรียกว่าพาราแอกเชียล?
7.สูตรเลนส์บาง
8. การขยายเลนส์
9. พลังงานแสงของเลนส์
10. กฎพื้นฐานของทัศนศาสตร์เรขาคณิต
11. การสร้างภาพในการบรรจบและแยกเลนส์สำหรับกรณีต่างๆ ของตำแหน่งของวัตถุที่สัมพันธ์กับเลนส์ ในแต่ละกรณี ให้ตอบคำถามต่อไปนี้:
ก) รูปภาพจะอยู่ที่ไหน?
ข) ภาพนั้นจะเป็นของจริงหรือจินตภาพ จะสังเกตได้อย่างไร?
ค) จะขยาย ลดขนาด หรือขนาดจริงหรือไม่?
d) มันจะกลับหัวหรือไม่?
การแนะนำ
เลนส์คือตัวเลนส์โปร่งใสที่ล้อมรอบด้วยพื้นผิวโค้งสองอัน (โดยปกติจะเป็นทรงกลม) หรือพื้นผิวโค้งหนึ่งอันและพื้นผิวเรียบหนึ่งอัน หากความหนาของเลนส์มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับรัศมีความโค้งของพื้นผิวการหักเหของแสง เลนส์จะเรียกว่าบาง .
เส้นตรงที่ผ่านจุดศูนย์กลางความโค้ง O 1 และ O 2 ของพื้นผิวการหักเหของแสงเรียกว่าแกนแสงหลักของเลนส์ (รูปที่ 1) ในกรณีของเลนส์บาง เราสามารถประมาณได้ว่าแกนแสงหลักตัดกับเลนส์ที่จุดหนึ่ง ซึ่งโดยปกติเรียกว่าจุดศูนย์กลางแสงของเลนส์ O
เส้นตรงทั้งหมดที่ผ่านศูนย์กลางแสงเรียกว่าแกนแสงทุติยภูมิ (เสริม) .
ระยะทางที่วัดจากศูนย์กลางของเลนส์ไปตามรังสี (ไปทางขวาของจุด เกี่ยวกับถ้ามีแหล่งกำเนิดแสง ส ตั้งอยู่ทางด้านซ้าย) เราจะถือว่ามันเป็นค่าบวกและตรงข้ามกับทิศทางของลำแสง (ทางด้านซ้ายของจุด เกี่ยวกับ) - เชิงลบ. ดังนั้นในรูป 1 รัศมี ร 1 > 0,ก ร 2< 0.
ถ้าแหล่งที่มา ส 1อยู่ไกลไปทางซ้ายของเลนส์รวบรวม กล่าวคือ ลำแสงตกลงบนเลนส์ขนานกับแกนแสงหลัก (รูปที่ 2, a) จากนั้นเป็นที่ทราบจากประสบการณ์ว่ารังสีจะตัดแกนแสงที่ ระยะทาง 2ด้านหลังเลนส์ ระยะทางที่สอดคล้องกันในกรณีนี้ ก 2 = ของ 2 = ฉ 2เรียกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์และจุด ฉ 2– กลับโฟกัส .
ถ้าลำแสงคู่ขนานมาจากทางขวา เราก็จะได้ ฉ 1 = –ฉ 2, จุดที่สอดคล้องกัน ฉ 1เรียกว่าโฟกัสหน้า (รูปที่ 2,c) โปรดทราบว่าสำหรับเลนส์บาง | ฉ 1 | = | ฉ 2 | ≡ ฉถ้ามีสื่อเดียวกันทั้งสองด้านของเลนส์
หากลำแสงหลังจากการหักเหกลายเป็นความแตกต่างดังนั้นจุดที่ความต่อเนื่องในจินตนาการของรังสีที่ตกกระทบขนานกับแกนลำแสงหลักมาบรรจบกัน (หลังจากการหักเหของแสง) เรียกว่าโฟกัสจินตภาพ (รูปที่ 2, b)
ดังนั้น จุดโฟกัสของเลนส์คือจุดที่หลังจากการหักเหของแสง รังสีทั้งหมด (หรือส่วนขยายจินตภาพ) ที่ตกกระทบบนเลนส์ขนานกับแกนลำแสงหลักจะถูกรวบรวม
เครื่องบิน วี 1และ วี 2(รูปที่ 3) ซึ่งผ่านจุดโฟกัสที่ตั้งฉากกับแกนแสงหลัก (หลัก) เรียกว่าระนาบโฟกัสของเลนส์
หากลำแสงตกขนานกับแกนแสงหลัก รังสีก็จะถูกรวบรวมไว้ที่จุดโฟกัสหลัก แต่หากลำแสงตกขนานกับแกนทุติยภูมิ รังสีก็จะถูกรวบรวมที่จุดโฟกัสทุติยภูมิซึ่งอยู่บนระนาบโฟกัสของเลนส์ (รูปที่ 3)
ให้เราแสดงระยะห่างจากแหล่งกำเนิดแสง ส 1ไปยังศูนย์กลางแสงของเลนส์ – 1, 2– ระยะห่างจากศูนย์กลางแสงของเลนส์ถึงภาพต้นฉบับ (รูปที่ 4) บนรูปวาด ก 2 > 0, ก ก 1 < 0 и ร < 0, так как эти расстояния отсчитываются влево от линзы. Проводя аналитическое решение можно показать, что расстояния 2และ ก 1 มีความสัมพันธ์กับรัศมีความโค้งของเลนส์ในอากาศโดยความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:
ที่ไหน ฉ- ความยาวโฟกัสของเลนส์ ได้แก่ ระยะห่างจากโฟกัสถึงศูนย์กลางการมองเห็นของเลนส์ ไม่มี– ดัชนีการหักเหของวัสดุเลนส์
ความสัมพันธ์นี้เรียกว่าสูตรเลนส์บาง จากสูตรนี้จึงเป็นไปตามนั้น 2ไม่ได้ขึ้นอยู่กับมุม β กล่าวคือรังสีทั้งหมดที่ออกมาจาก ส 1ต่างมุมก็มารวมตัวกันที่ระยะเดียวกัน 2จากอินเทอร์เฟซ (ที่จุด S 2)
นี่เป็นเรื่องจริงสำหรับรังสีที่เล็ดลอดออกมาจากจุดหนึ่ง ส 1ในมุมเล็กๆ β < 10° (รังสีดังกล่าวเรียกว่าพาราแอกเชียล) ไปยังแกนแสงที่ผ่านเลนส์ รังสีจะหักเห 2 ครั้งบนพื้นผิวทรงกลมและรวมตัวกันที่จุดหนึ่ง เอส 2ซึ่งตั้งอยู่บนแกนแสงและเรียกว่าภาพของจุด ส 1(รูปที่ 4)
สูตร (1) สามารถเขียนได้เป็น:
ขนาด ดีเรียกว่ากำลังแสงของเลนส์ และในระบบ SI จะวัดเป็นไดออปเตอร์ (หรือ m –1 ). ไดออปเตอร์เท่ากับกำลังแสงของเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสหนึ่งเมตร มันอาจเป็นบวกหรือลบก็ได้
เลนส์ที่มีความหมาย ดี> 0 เรียกว่าการรวบรวม เนื่องจากพวกมันรวบรวมลำแสงคู่ขนานเข้าที่จุดหนึ่งและด้วย ดี < 0 – рассеивающими.
เพื่อความสะดวกในการสร้างเส้นทางของรังสีในเลนส์บาง ๆ ในภาพวาดเลนส์จะมีดังต่อไปนี้: ก– เก็บเลนส์, ข– การกระเจิง (รูปที่ 5) เลนส์ที่แยกออกจะมีจุดโฟกัสจินตภาพ
นี่หมายถึงการหันหลังให้กับเธอ ฉ 2ตั้งอยู่ทางด้านซ้ายและด้านหน้า ฉ 1- ด้านขวา. มันก่อรูปเพียงภาพย่อส่วนจินตภาพเท่านั้น
ภาพของวัตถุที่กำหนดโดยเลนส์สามารถรับได้โดยตรงจากโครงสร้างทางเรขาคณิต โดยใช้คุณสมบัติของรังสีต่อไปนี้ (รูปที่ 6):
· รังสีที่ผ่านศูนย์กลางแสงของเลนส์จะไม่หักเห รังสี (1)
· รังสีตกกระทบบนเลนส์ขนานกับแกนแสงหลังจากการหักเหผ่านโฟกัส รังสี (2)
· ลำแสงที่ผ่านโฟกัสด้านหน้าหลังจากการหักเหของแสงจะขนานกับแกนลำแสง (3)
หากลำแสงจากแหล่งกำเนิดมาที่มุมหนึ่งไปยังแกนแสงหลักก็จำเป็นต้องสร้างแกนทุติยภูมิและค้นหาโฟกัสรอง รังสีหักเหจะผ่านโฟกัสนี้ (รูปที่ 7)
ให้เราพิจารณาการสร้างภาพในเลนส์รับแสงแบบบาง (รูปที่ 6)
ยิ่งไปกว่านั้น หากภาพถูกสร้างขึ้นโดยตรงจากรังสีหักเห จะเรียกว่าเป็นภาพจริง และหากเป็นภาพต่อเนื่องกันของรังสีในจินตนาการ ก็จะเรียกว่าจินตภาพ
อัตราส่วนของขนาดเชิงเส้นของภาพและวัตถุต้นฉบับเรียกว่าการขยายเชิงเส้นหรือตามขวาง β, ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้ (รูปที่ 6):
การเพิ่มขึ้นเชิงเส้นเป็นปริมาณเชิงพีชคณิต มันจะเป็นค่าบวกหากรูปภาพตั้งตรง นั่นคือ มีการวางแนวในลักษณะเดียวกับตัววัตถุ และเป็นค่าลบหากรูปภาพกลับด้าน
การสร้างภาพที่ได้จากการใช้เลนส์ วัตถุประสงค์: เพื่อพัฒนาทักษะการปฏิบัติในการประยุกต์ความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของเลนส์เพื่อค้นหาภาพโดยใช้วิธีกราฟิก เรียนรู้การสร้างเส้นทางของรังสีในเลนส์ วิเคราะห์ภาพที่ได้จากเลนส์
เลนส์คือตัวเลนส์โปร่งใสที่ล้อมรอบด้วยโค้งสองอัน (โดยปกติจะเป็นทรงกลม) หรือพื้นผิวโค้งและแบน เลนส์คือตัวเลนส์โปร่งใสที่ล้อมรอบด้วยโค้งสองอัน (โดยปกติจะเป็นทรงกลม) หรือพื้นผิวโค้งและแบน การกล่าวถึงเลนส์ครั้งแรกสามารถพบได้ในบทละครกรีกโบราณเรื่อง "Clouds" โดย Aristophanes (424 ปีก่อนคริสตกาล) ซึ่งไฟเกิดขึ้นโดยใช้กระจกนูนและแสงแดด เลนส์ (ภาษาเยอรมัน Linse จากภาษาละตินเลนส์ถั่วเลนทิล) มักจะเป็นดิสก์ที่ทำจากวัสดุเนื้อเดียวกันโปร่งใส ล้อมรอบด้วยพื้นผิวทรงกลมหรือแบนขัดเงาสองอัน. เลนส์คืออะไร?
องค์ประกอบหลักของเลนส์ MAIN OPTICAL AXIS - เส้นตรงที่ผ่านจุดศูนย์กลางของพื้นผิวทรงกลมของเลนส์ OPTICAL CENTER - จุดตัดของแกนแสงหลักกับเลนส์ แกนแสงรอง - เส้นตรงใดๆ ที่ผ่านศูนย์กลางแสง Main แกนแสง แกนแสงทุติยภูมิ O O - ศูนย์กลางแสง
หากลำแสงที่ขนานกับแกนแสงหลักตกลงบนเลนส์ที่รวบรวม หลังจากการหักเหของแสงในเลนส์จะถูกรวบรวมไว้ในแกนแสงเดียว จากนั้นหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์จะถูกรวบรวมที่จุดหนึ่ง F ซึ่งเรียกว่าหลัก จุดโฟกัสของเลนส์ ที่จุดโฟกัสของเลนส์ที่แยกออกไป ส่วนขยายของรังสีจะตัดกัน ซึ่งก่อนการหักเหจะขนานกับแกนแสงหลัก จุดโฟกัสของเลนส์ที่แยกออกมานั้นเป็นจินตภาพ มีสองจุดเน้นหลัก โดยจะอยู่บนแกนลำแสงหลักที่ระยะห่างเท่ากันจากศูนย์กลางการมองเห็นของเลนส์ที่อยู่ฝั่งตรงข้าม เลนส์โฟกัสคืออะไร? F- โฟกัสของจุดศูนย์กลางแสงของเลนส์ของแกนแสงหลักของเลนส์
กฎ เพื่อให้ได้ภาพของจุดใดๆ บนวัตถุ คุณต้องใช้รังสีที่ “โดดเด่น” สองดวง: 1. รังสีที่ผ่านศูนย์กลางของเลนส์ มันไม่เคยหักเห แต่จะตรงเสมอ 2. รังสีขนานกับแกนลำแสงหลัก หลังเลนส์มันจะผ่านโฟกัสแน่นอน
การสร้างภาพ การสร้างภาพ F F เราวาดเลนส์ซึ่งเป็นแกนแสงหลัก วัตถุ AB เราวาดรังสีแรกจากจุด A ผ่านศูนย์กลางแสงของเลนส์ แต่ไม่มีการหักเห! เรานำรังสีที่สองจากจุดเดียวกัน A ขนานกับแกนแสงหลัก มันจะหักเหและผ่านโฟกัสของเลนส์เสมอ ที่จุดตัดของรังสีทั้งสองนี้ เราจะได้ภาพของจุด A A B จากจุด A1 เราวาดตั้งฉากกับแกนลำแสงหลัก A1B1 คือภาพของวัตถุ AB A1 B1
วัตถุเลนส์ที่มาบรรจบกันอยู่ด้านหลังโฟกัสคู่ เลนส์ที่มาบรรจบกัน วัตถุอยู่ด้านหลังโฟกัสคู่ A เราวาดรังสีที่ "มหัศจรรย์" สองอันจากจุด A และรับภาพของมัน นอกจากนี้ เมื่อใช้สองรังสี เราจะได้ภาพของจุด B เชื่อมโยงผลลัพธ์ จุด เราจะได้ภาพของวัตถุ ภาพของวัตถุ: ลดลง, กลับด้าน F F A B B
การบรรจบกันของเลนส์ การบรรจบกันของเลนส์ A เราวาดรังสีที่ "มหัศจรรย์" สองอันจากจุด A แล้วได้ภาพของมัน นอกจากนี้ เมื่อใช้สองรังสี เราจะได้ภาพของจุด B เมื่อเชื่อมต่อจุดผลลัพธ์เข้าด้วยกัน เราก็จะได้ภาพของวัตถุ รูปภาพของ วัตถุ: ขยาย, กลับด้าน FF AB วัตถุอยู่ระหว่างโฟกัสและโฟกัสคู่ ระหว่างโฟกัสและโฟกัสคู่
การบรรจบกันของเลนส์ A เราวาดรังสีที่ "มหัศจรรย์" สองอันจากจุด A ในวิธีเดียวกับที่เราได้รับภาพของจุด B โดยการเชื่อมต่อจุดผลลัพธ์ เราจะได้ภาพของวัตถุ ภาพของวัตถุ: ขยาย ตรง และจินตภาพ FF A B B วัตถุอยู่ระหว่างโฟกัสกับเลนส์ เราควรทำอย่างไร? และรังสีก็แผ่กระจายออกไป! เราปล่อยรังสีต่อไปหลังเลนส์ในทิศทางตรงกันข้าม ณ จุดตัดของรังสีจินตภาพเราจะได้ภาพของจุด A
เลนส์กระจาย A เราส่งรังสีจากจุด A ผ่านศูนย์กลางของเลนส์ มันจะไม่ถูกหักเห ในทำนองเดียวกัน เราได้ภาพของจุด B เมื่อเชื่อมต่อจุดผลลัพธ์ เราจะได้ภาพของวัตถุ ภาพของ วัตถุนั้นเป็นจินตภาพเสมอ ลดลง ตรง B F F A B เราวาดรังสีจากจุด A ขนานกับแกน มันจะหักเหเพื่อให้ความต่อเนื่องในจินตนาการของมันจะผ่านโฟกัสที่จุดตัดของรังสีสองดวงเราจะได้ภาพของจุด A
เลนส์มาบรรจบกันที่ใช้เป็นแว่นขยายจะให้ ... 1. ภาพขยายจริง ภาพขยายจริง ภาพขยายจริง 2. ภาพย่อจริง ภาพลดจริง ภาพลดจริง 3. ภาพขยายเสมือน ภาพขยายเสมือน ภาพขยายเสมือน 4. ภาพย่อเสมือน รูปภาพลดขนาดเสมือน คำถามที่ 1 คำถามที่ 2
เมื่อใช้เลนส์ จะได้ภาพเปลวเทียนกลับหัวบนหน้าจอ ขนาดของภาพจะเปลี่ยนไปอย่างไรหากส่วนหนึ่งของเลนส์ถูกกระดาษบดบัง? 1.ส่วนหนึ่งของภาพจะหายไป;ส่วนหนึ่งของภาพจะหายไป 2.ขนาดของภาพจะไม่เปลี่ยนแปลง;ขนาดของภาพจะไม่เปลี่ยนแปลง; 3.ขนาดจะเพิ่มขึ้นขนาดจะเพิ่มขึ้น 4.ขนาดจะลดลง ขนาดจะลดลง คำถามที่ 2 คำถามที่ 3
19
22
การประยุกต์ใช้เลนส์ การประยุกต์ใช้เลนส์ เลนส์เป็นองค์ประกอบทางแสงสากลของระบบแสงส่วนใหญ่ เลนส์เป็นองค์ประกอบทางแสงสากลของระบบแสงส่วนใหญ่ เลนส์ Biconvex ใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาส่วนใหญ่ เลนส์ชนิดเดียวกันคือเลนส์ตา เลนส์ Biconvex ใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาส่วนใหญ่ เลนส์ชนิดเดียวกันคือเลนส์ตา เลนส์ Meniscus ใช้กันอย่างแพร่หลายในแว่นตาและคอนแทคเลนส์ ในลำแสงที่มาบรรจบกันด้านหลังเลนส์ที่สะสม พลังงานแสงจะรวมตัวกันที่โฟกัสของเลนส์ การเผาด้วยแว่นขยายเป็นไปตามหลักการนี้ เลนส์ Meniscus ใช้กันอย่างแพร่หลายในแว่นตาและคอนแทคเลนส์ ในลำแสงที่มาบรรจบกันด้านหลังเลนส์ที่สะสม พลังงานแสงจะรวมตัวกันที่โฟกัสของเลนส์ การเผาด้วยแว่นขยายเป็นไปตามหลักการนี้
เลนส์มักใช้ในอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาเพื่อให้ได้ภาพประเภทต่างๆ
เลนส์เป็นตัวเลนส์โปร่งใสล้อมรอบด้วยพื้นผิวเรียบนูนหรือเว้าสองพื้นผิว (หนึ่งในนั้นสามารถแบนได้) ส่วนใหญ่แล้วพื้นผิวของเลนส์จะมีลักษณะเป็นทรงกลม และตัวเลนส์เองก็ทำจากเกรดพิเศษ
แก้ว เช่น แก้วฟลินท์ หรือสารอื่นๆ ที่มีดัชนีการหักเหของแสงที่เหมาะสม เลนส์แบ่งออกเป็นส่วนนูน (รูปที่ 30.1, a - c) ซึ่งหนาขึ้นตรงกลางและเว้า (รูปที่ 30, 1, d-f) ซึ่งบางกว่าตรงกลาง
เส้นตรงที่ผ่านจุดศูนย์กลางทรงกลมของความโค้งของพื้นผิวของเลนส์ C และหรือผ่านจุดศูนย์กลางทรงกลม C ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวเรียบของเลนส์เรียกว่าแกนแสงหลักของเลนส์
ลำแสงที่พุ่งไปตามแกนลำแสงจะส่องผ่านเลนส์โดยไม่มีการหักเหของแสง (ทำไม?)
การเปลี่ยนแปลงเส้นทางของรังสีที่สร้างขึ้นโดยเลนส์สามารถชี้แจงได้อย่างง่ายดายโดยใช้แบบจำลองปริซึม (รูปที่ 30.2) สามารถเลือกปริซึมในลักษณะที่รังสีคู่ขนานที่ผ่านเข้ามาเกือบทั้งหมดจะมาบรรจบกันที่จุดหนึ่ง Ф (รูปที่ 30.2, a) หากปริซึมเหล่านี้พับชิดกัน ก็จะมีรูปร่างคล้ายเลนส์นูน ปรากฎว่าเลนส์นูนมีคุณสมบัติในการเก็บรังสีคู่ขนานที่จุดหนึ่ง ดังนั้นเลนส์นูนจึงเรียกว่าเลนส์มาบรรจบกัน
แบบจำลองการทำงานของเลนส์เว้าแสดงไว้ในรูปที่ 1 30.2 ข. (อธิบายว่าทำไมเลนส์เว้าจึงเรียกว่าเลนส์แยก)
ภายในเลนส์แต่ละตัวบนแกนลำแสงหลักจะมีจุด O (รูปที่ 30.3) ซึ่งน่าทึ่งตรงที่รังสีที่ผ่านไปจะผ่านไปหลังจากปล่อยเลนส์ไปในทิศทางเดียวกันกับหน้าเลนส์ จุด O เรียกว่าศูนย์กลางแสงของเลนส์
ระนาบที่ลากผ่านจุด A และ B ขนานกัน ดังนั้น รังสีที่ผ่านจุด O จะเคลื่อนที่ในเลนส์ในลักษณะเดียวกับในแผ่นขนานระนาบ กล่าวคือ รังสีจะเคลื่อนที่ขนานกับตัวมันเองโดยไม่เปลี่ยนทิศทาง เนื่องจากการกระจัดของลำแสงนี้มีขนาดเล็กลง จานก็จะบางลง ดังนั้นในเลนส์ที่บางเพียงพอ การกระจัดของลำแสงนี้จึงสามารถละเลยได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
ถ้าลำแสงทำมุมเล็กๆ ในแกนลำแสงหลักของเลนส์ ในอนาคต เราจะพิจารณาเฉพาะเลนส์บางที่มีขนาดเล็ก ซึ่งมีรังสีตกเท่านั้นที่ทำมุมเล็กกับแกนแสงหลักของเลนส์ รูปภาพทั่วไปของเลนส์บางจะแสดงในรูปที่ 1 30.4 (a - การบรรจบกัน, b - เลนส์ที่แยกออก) เราสามารถสรุปได้ว่าในเลนส์บาง รังสีที่ผ่านศูนย์กลางแสงของเลนส์จะไม่หักเห
เส้นตรงใดๆ ที่ผ่านจุดศูนย์กลางแสงของเลนส์ O (ยกเว้นแกนแสงหลัก) เรียกว่าแกนแสงทุติยภูมิในรูปที่ 1 30.5)
