1. Refrakce:Ohýbací světlo
* Změny rychlosti světla: Světlo cestuje různými rychlostmi prostřednictvím různých materiálů. Když světlo prochází z jednoho média (jako vzduch) do jiného (jako je sklo), změní se jeho rychlost.
* ohýbání na rozhraní: Tato změna rychlosti způsobí, že se světlo ohýbá na rozhraní mezi dvěma materiály. Toto ohýbání se nazývá lom.
* Úhel incidence a lomu: Množství ohýbání závisí na:
* Úhel, pod kterým světlo zasáhne povrch (úhel dopadu).
* Index lomu obou materiálů (míra toho, jak moc materiál zpomaluje světlo). Vyšší index lomu znamená více ohýbání.
2. Tvar čočky a ohnisková bod
* Konvergující (konvexní) čočky: Jsou silnější uprostřed než na okrajích. Ohýbají světelné paprsky *dovnitř *, což způsobuje, že se sbližují (scházejí se) v jednom bodě. Tento bod se nazývá ohnisková bod .
* Jak to funguje: Světelné paprsky vstupující do čočky rovnoběžné s optickou osou (imaginární čára středem čočky) jsou zaměřeny na ohnisko.
* diverging (konkávní) čočky: Ty jsou tenčí uprostřed než na okrajích. Ohýbají světelné paprsky *ven *, takže je odchylují (šíří se od sebe). Rozdílné čočky nemají skutečný ohnisko stejným způsobem jako konvergující čočky. Místo toho mají * virtuální * ohnisko, což je bod, ze kterého se zdá, že odlišné paprsky vznikají, pokud je sledujete zpět.
* Jak to funguje: Světelné paprsky vstupující do čočky rovnoběžné s optickou osou jsou ohnuty od osy. Pokud sledujete tyto odlišné paprsky zpět, zdá se, že přicházejí z bodu na stejné straně čočky jako příchozí světlo - virtuální ohnisko.
3. Vytvoření obrázku
* Konvergující čočka:
* Objekt nad rámec ohniska: Když je objekt umístěn dále od konvergující čočky než jeho ohnisko, objektiv vytváří * skutečný * a * obrácený * obraz. „Skutečný“ znamená, že světlé paprsky se skutečně sbíhají v místě obrázku. Toto je typ obrazu, který lze promítnout na obrazovku (jako v projektoru nebo kameře). Obrázek lze zvětšit nebo snížit v závislosti na vzdálenostech.
* Objekt uvnitř ohniska: Když je objekt umístěn blíže k konvergující čočce než jeho ohnisko, objektiv vytváří *virtuální *, *vzpřímený *a *zvětšený *obrázek. Obrázek je „virtuální“, protože světelné paprsky se ve skutečnosti nekonvergují, ale zdá se, že pochází z bodu za objektivem. Takto funguje zvětšovací sklo.
* diverging čočka: Divergingové čočky vždy produkují *virtuální *, *vzpřímené *a *snížené *obrázky. Nevytvářejí skutečné obrázky.
4. Faktory ovlivňující zaměření
* zakřivení čočky: Zakřivená čočka ohýbá světlo silněji, což má za následek kratší ohniskovou vzdálenost (vzdálenost od čočky k ohniskovému bodu).
* index lomu materiálu objektivu: Vyšší index lomu znamená větší ohýbání a kratší ohniskovou vzdálenost.
* vlnová délka světla: Různé vlnové délky světla (různé barvy) jsou materiálem objektivu mírně odlišně refrakční. Tomu se nazývá * chromatická aberace * a může způsobit barevné okraje kolem obrázků. K opravě se používají složitější návrhy čoček s více prvky.
* vzdálenost od objektu: Vzdálenost mezi objektivem a zobrazeným objektem významně ovlivňuje vytvořený obraz. Přesun objektivu nebo objektu mění vzdálenost obrazu (vzdálenost mezi objektivem a obrázkem) a zaměření obrazu. Kamery a oči používají mechanismy k úpravě polohy čočky, aby se zajistilo, že obraz prudce spadá na senzoru (kameru) nebo sítnici (oko).
v souhrnu
Zaostření s čočkou je hlavně o ohýbání světla kontrolovaným způsobem, aby vytvořil obrázek na konkrétním místě. Konvergující čočky ohýbají světlo dovnitř a vytvářejí skutečné obrázky, zatímco odchylující čočky ohýbají světlo směrem ven za vzniku virtuálních obrázků. Tvar a materiál čočky spolu s vzdáleností objektu určují charakteristiky obrazu. Pochopení těchto principů je zásadní pro navrhování optických nástrojů, jako jsou kamery, dalekohledy, mikroskopy a dokonce i brýle.