Συνδυασμοί Λεπτών Φακών Σε Επαφή
Σε συνδυασμό λεπτών φακών χρησιμοποιούμε δύο λεπτούς φακούς, έναν κυρτό και έναν κοίλο φακό. Οι φακοί που σχηματίζονται μετά από συνδυασμούς δύο ή περισσότερων φακών ονομάζονται σύνθετοι φακοί. Όταν δύο φακοί, όπως ένας κυρτός και ένας κοίλος φακός συνδυάζονται, ο πρώτος φακός σχηματίζει μια εικόνα που χρησιμεύει ως αντικείμενο για τον δεύτερο φακό. Οι σύνθετοι φακοί είναι χρήσιμοι για το σχηματισμό οργάνων όπως τηλεσκόπια, μικροσκόπια, κιάλια κ.λπ.
Φακός
Ο φακός είναι ένα κομμάτι γυαλιού που έχει δύο αντίθετες κανονικές σφαιρικές επιφάνειες. Οι φακοί είναι οπτικές συσκευές και λειτουργούν ως διαθλαστικά μέσα. Υπάρχουν δύο τύποι φακών, οι κυρτές και οι κοίλοι, με βάση την ιδιότητα να συγκλίνουν ή να αποκλίνουν οι ακτίνες φωτός που διέρχονται από αυτούς. Αυτοί οι φακοί μπορούν να συνδυαστούν με διαφορετικούς τρόπους για να αποκτήσουν τις επιθυμητές εστιακές αποστάσεις για την εκτέλεση συγκεκριμένων λειτουργιών.
Εστίαση και εστιακή απόσταση ενός φακού
Οι ακτίνες που ξεκινούν από ένα σταθερό σημείο στον κύριο άξονα ενός φακού ή φαίνονται να πηγαίνουν προς ένα σταθερό σημείο του άξονα, μετά τη διάθλαση μέσω του φακού, γίνονται παράλληλες προς τον κύριο άξονα. Αυτό το σημείο ονομάζεται η πρώτη εστίαση του φακού.
Η απόσταση της πρώτης εστίασης από το οπτικό κέντρο του φακού ονομάζεται πρώτη εστιακή απόσταση του φακού.
Οι ακτίνες που ταξιδεύουν παράλληλα με τον άξονα του φακού, μετά τη διάθλαση μέσω του φακού, είτε πηγαίνουν προς ένα σταθερό σημείο του άξονα είτε φαίνεται να προέρχονται από ένα σημείο. Αυτό το σημείο ονομάζεται «δεύτερη εστίαση» ή «κύρια εστίαση» του φακού.
Η απόσταση της δεύτερης εστίασης από το οπτικό κέντρο του φακού ονομάζεται δεύτερη εστιακή απόσταση του φακού.
Δύναμη ενός φακού
Η ισχύς ενός φακού είναι το μέτρο της σύγκλισης ή της απόκλισης που εισάγει ο φακός στο φως που πέφτει πάνω του. Η ισχύς P ενός φακού ορίζεται ως η εφαπτομένη της γωνίας με την οποία συγκλίνει ή αποκλίνει μια δέσμη φωτός που πέφτει σε μια μονάδα μακριά από το οπτικό κέντρο.
Η μονάδα ισχύος είναι η Διόπτρα (D).
Η ισχύς του φακού είναι ίση με το αντίστροφο της εστιακής του απόστασης.
P=1/f
Συνδυασμένη εστιακή απόσταση δύο λεπτών φακών επαφής
Λαμβάνοντας υπόψη και τους δύο κυρτούς φακούς:
Ας υποθέσουμε ότι δύο λεπτοί κυρτές φακοί L1 και L2 των εστιακών φακών F1 και F2 τοποθετούνται σε επαφή στον αέρα με έναν κοινό κύριο άξονα. Ένα σημείο αντικείμενο O τοποθετείται στον κύριο άξονα σε απόσταση u από τον πρώτο φακό L1.
Η εικόνα του θα σχηματιζόταν από τις γραμμές L1 μόνο στο I' distant v' από το L1.
Από τον τύπο του φακού, παίρνουμε
1/v’-1/u =1/f1…………………(1)
Χρησιμεύει ως εικονικό αντικείμενο για τον δεύτερο φακό L2 που σχηματίζει μια τελική εικόνα I σε απόσταση v από αυτόν.
Τότε, έχουμε,
1/v-1/v’=1/f2……………..(2)
Προσθέτοντας την πρώτη και τη δεύτερη εξίσωση,
1/v-1/u=1/f1+1/f2…………….(3)
Αφήστε τους δύο φακούς να αντικατασταθούν από έναν μόνο φακό εστιακής απόστασης F, ο οποίος σχηματίζει μια εικόνα I στην απόσταση v, ενός αντικειμένου σε απόσταση u από το φακό. Για αυτόν τον φακό,
1/v-1/u=1/f …………………(4)
Από την τρίτη και τέταρτη εξίσωση, παίρνουμε
1/f=1/f1+1/f2…………………………………….(5)
Λήψη ενός κυρτού και ενός κοίλου φακού:
Ας υποθέσουμε ότι η εστιακή απόσταση του κυρτού φακού είναι f1 και αυτή του κοίλου φακού είναι f2. Αν f είναι η εστιακή απόσταση ισοδύναμου φακού. Στη συνέχεια,
1/f=1/f1+ 1/-f2
=1/f1-1/f2
f=f1f2/f2-f1
Συνδυασμένη ισχύς δύο φακών που τοποθετούνται σε επαφή
Εάν οι δυνάμεις δύο λεπτών φακών που βρίσκονται σε επαφή είναι P1 και P2, τότε από την πέμπτη εξίσωση, η ισχύς του συνδυασμένου φακού είναι
P=P1+ P2
Μεγέθυνση με συνδυασμούς φακών
Όταν οι φακοί χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό, η μεγέθυνση M της τελικής εικόνας δίνεται από το γινόμενο των μεγεθύνσεων από τους μεμονωμένους φακούς, δηλαδή
M =m1 x m2 x m3……
Ο συνδυασμός φακών χρησιμοποιείται γενικά στο σχεδιασμό αντικειμένων όπως μικροσκόπια, κάμερες, τηλεσκόπια και άλλα οπτικά όργανα.
Συμπέρασμα
Οι φακοί είναι κυρίως δύο τύπων, οι κυρτές και οι κοίλοι. Αυτοί οι φακοί μπορούν να συνδυαστούν με διαφορετικούς τρόπους για να επιτύχουν διαφορετικές εστιακές αποστάσεις και να εκτελέσουν διαφορετικές λειτουργίες. Ο συνδυασμός φακών (σύνθετοι φακοί) αποκομίζει το πλεονέκτημα της εκτέλεσης εργασιών που δεν μπορούν να εκτελεστούν από έναν μόνο φακό. Οι φακοί μπορούν να αναγνωριστούν γνωρίζοντας την εστιακή τους απόσταση. Η ισχύς ενός φακού είναι ο βαθμός στον οποίο συγκλίνει ή αποκλίνει μια ακτίνα φωτός από την αρχική του διαδρομή. Οι φακοί βοηθούν επίσης στη μεγέθυνση του φωτός.
