Комбинации линз

Физика > Комбинации линз

 

Узнайте, как определить фокусное расстояние объединенных линз. Читайте правила расчета фокусного расстояния линзы, объективы ахромат, выпуклая и вогнутая линзы.

Составная линза отображает несколько простых линз с общей осью.

Задача обучения

• Вычислить фокусное расстояние составной линзы.

Основные пункты

• При помощи нескольких линз можно скорректировать серьезные оптические аберрации, вроде хроматической.
• Если фокусные дистанции тонкие, то совместная фокусная дистанция: Если же есть раздел линз на расстоянии (d), то формула: 
• Если дистанция разделения приравнивается к суммированию фокусных расстояний, то совместное будет бесконечным (афокальная система).
• Ахроматический объектив – тип сложной линзы, созданной, чтобы фокусировать две длины волны.

Термины

• Ахроматический дублет – две простые линзы, объединенные так, чтобы хроматическая аберрация одной частично компенсировала вторую.
• Афокальная система – не создает сходимости или расходимости пучка, то есть обладает бесконечной эффективной фокусной дистанцией.
• Аберрация – сходимость к различным точкам световых лучей.

Комбинации линз

Обычная линза представлена одним оптическим элементом, а вот составная – несколькими простыми с общей осью. Применение ряда элементов дает возможность исправлять оптические аберрации, вроде хроматической, созданной показателями преломления в стекле.

Наиболее простой вариант – пребывание линз в соприкосновении. Если они тонкие, то объединенная фокусная дистанция:

Если эти линзы отстранены на некую дистанцию:

Заднее фокусное расстояние (ЗФР)

Дистанцию от второй линзы к фокусу комбинированных именуют задней фокальной:

Если дистанция разделения приравнивается к нулю, то объединенная фокусная и ЗФР бесконечны. Это пара линз, преобразующих параллельный узел в другой параллельный узел. Подобную систему именуют афокальной, потому что она не дает чистого схождения или расхождения. Здесь линзы формируют наиболее простую разновидность оптического телескопа. Увеличение высчитывается по формуле:

У всех преломляющихся телескопов присутствует единый принцип. Объединение объектива и другого типа окуляра используют, чтобы собрать свет, чье количество превосходит показатель, доступный человеческим глазам

Телескоп с двумя выпуклыми линзами создает отрицательное увеличение (инвертированное изображение), а выпуклая и вогнутая линзы – положительное (вертикальное).

Ахроматы

Это линза, созданная для ограничения эффектов хроматической и сферической аберрации. Они корректируются, чтобы свести две длины волны (чаще всего красную и синюю/фиолетовую) в фокус одной плоскости.

Наиболее известный тип – ахроматический объектив. Представлен двумя отдельными стеклянными линзами с разным количеством дисперсии. Обычно один элемент выступает вогнутым (кремень), а второй выпуклый (кровель-стекло). Элементы устанавливаются рядом и скрепляются, чтобы хроматическая аберрация одной уменьшала вторую.

В кровельной линзе положительная мощность не совсем равна отрицательной у кремневой. Вместе они создают слабую положительную линзу, сводящую две длины волны в один фокус.

(а) – Хроматическая аберрация создается из-за зависимости показателя преломления линзы от длины волны. Мощность увеличивается сильнее для фиолетового (V), чем для красного (R). (b) – Ахроматический дублет может частично корректировать хроматические аберрации, но требует линзы из разных материалов и камеры

---