Contenu
- Types de lentilles
- Physique de la longueur focale
- Formule de longueur focale
- Exemples de longueur focale
Avant les années 1590, de simples lentilles remontant aux Romains et aux Vikings permettaient un grossissement limité et des lunettes simples. Zacharias Jansen et son père ont combiné des lentilles à partir de loupes pour construire des microscopes. À partir de là, microscopes et télescopes ont changé le monde. Comprendre la distance focale des lentilles était crucial pour combiner leurs puissances.
Types de lentilles
Il existe deux types de lentilles: convexe et concave. Les lentilles convexes sont plus épaisses au centre que sur les bords et font converger les rayons lumineux en un point. Les lentilles concaves sont plus épaisses sur les bords qu'au centre et font diverger les rayons lumineux.
Les lentilles convexes et concaves ont différentes configurations. Les lentilles plan-convexes sont plates d'un côté et convexes de l'autre tandis que les lentilles bi-convexes (également appelées double convexes) sont convexes des deux côtés. Les lentilles plano-concaves sont plates d'un côté et concaves de l'autre, tandis que les lentilles bi-concaves (ou double concaves) sont concaves des deux côtés.
Une lentille combinée concave et convexe appelée lentilles concavo-convexes est plus communément appelée lentille méniscale positive (convergente). Cette lentille est convexe d’un côté avec une surface concave de l’autre côté, et le rayon du côté concave est supérieur au rayon du côté convexe.
Une lentille combinée convexe et concave appelée lentille convexo-concave est plus communément appelée lentille méniscale négative (divergente). Cette lentille, comme la lentille concavo-convexe, a un côté concave et un côté convexe, mais le rayon de la surface concave est inférieur au rayon du côté convexe.
Physique de la longueur focale
La focale d'un objectif F est la distance entre une lentille et le point focal F. Les rayons lumineux (d'une seule fréquence) se déplaçant parallèlement à l'axe optique d'une lentille convexe ou concavo-convexe se rejoignent au niveau du point focal.
Une lentille convexe fait converger des rayons parallèles vers un point focal de longueur focale positive. Comme la lumière traverse la lentille, les distances entre images positives (et images réelles) se trouvent du côté opposé de la lentille à l’objet. L'image sera inversée (haut vers le bas) par rapport à l'image réelle.
Une lentille concave diverge des rayons parallèles à partir d'un point focal, a une longueur focale négative et ne forme que des images virtuelles plus petites. Les distances d'image négatives forment des images virtuelles du même côté de la lentille que l'objet. L'image sera orientée dans la même direction (côté droit vers le haut) que l'image d'origine, à peine plus petite.
Formule de longueur focale
La recherche de la longueur focale utilise la formule de la longueur focale et nécessite de connaître la distance entre l'objet d'origine et l'objectif vous et la distance entre l'objectif et l'image v. La formule de l'objectif dit que l'inverse de la distance de l'objet plus la distance de l'image est égal à l'inverse de la distance focale F. L'équation, mathématiquement, est écrite:
frac {1} {u} + frac {1} {v} = frac {1} {f}Parfois, l'équation de la longueur focale s'écrit:
frac {1} {o} + frac {1} {i} = frac {1} {f}où o se réfère à la distance de l'objet à la lentille, je se réfère à la distance de l'objectif à l'image et F est la distance focale.
Les distances sont mesurées de l'objet ou de l'image au pôle de l'objectif.
Exemples de longueur focale
Pour trouver la distance focale d'un objectif, mesurez les distances et insérez les nombres dans la formule de longueur focale. Assurez-vous que toutes les mesures utilisent le même système de mesure.
Exemple 1: La distance mesurée d'un objectif à l'objet est de 20 centimètres et de l'objectif à l'image de 5 centimètres. Compléter la formule de la longueur focale donne:
frac {1} {20} + frac {1} {5} = frac {1} {f} {ou} ; frac {1} {20} + frac {4} {20} = frac {5} {20} {Réduire la somme donne} frac {5} {20} = frac {1} { 4}La longueur focale est donc de 4 centimètres.
Exemple 2: La distance mesurée entre l'objectif et l'objet est de 10 centimètres et la distance entre l'objectif et l'image est de 5 centimètres. L'équation de la longueur focale montre:
frac {1} {10} + frac {1} {5} = frac {1} {f} {Alors} ; frac {1} {10} + frac {2} {10} = frac {3} {10}Réduire cela donne:
frac {3} {10} = frac {1} {3.33}La focale de l'objectif est donc de 3,33 centimètres.