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📜  镜头配方和放大倍率

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:35.625000             🧑  作者: Mango

镜头配方和放大倍率

光是一种电磁波，横向波，可以被典型的人眼看到或捕捉到。首先通过衍射和干涉实验来说明光的波动性。当这些光线落在镜头上时，镜头的行为取决于它落在的镜头类型。取决于透镜的焦点，光线可能会被衍射或干涉。基本上，镜片是带有弯曲侧面的放大镜。它们还具有放大特性，因此可用于望远镜和其他放大装置。它们还用于照相机中以捕捉光线。

什么是镜头？

镜片基本上是曲面放大镜。透镜是半透明玻璃的碎片，它通过折射来集中或分散光线。透镜因其放大特性而用于望远镜和其他放大仪器。它们用于照相机中收集光线。在相机中，光线是由一组镜头而不是一个镜头收集的。镜头的放大倍率是产生的图像大小与目标大小之间的关系。镜头也可以成组使用，以减少镜头创建的图片中的模糊或失真。

因此，镜头是一小块材料，经过修改以在光线的帮助下捕捉图像。在本文中，我们将讨论镜头公式、相关术语，以及使用镜头公式推导放大倍率。

镜头的相关术语

  1. 极点：透镜球面的中心称为极点或主轴与透镜表面相交的点。它由“P”表示。
  2. 主轴：主轴是通过极点和曲率中心的假想线。
  3. 光圈：光圈定义为适合折射的镜片区域。透镜的孔径是其透光区域的有效直径。
  4. 焦点：焦点定义为平行于轴的准直光聚焦的点。
  5. 焦距：焦距是光学中心与镜头焦点或焦点之间的距离。
  6. 功率：I t 定义为焦距的倒数。 SI 的功率单位是屈光度。

镜头类型

当今使用的镜头种类繁多，一般分为复合镜头和简单镜头两种。并且根据透镜的形状和用途分为凹透镜和凸透镜两种，我们将在下面讨论。

简单镜头：这个简单的镜头有一个 2 倍到 6 倍的倍率镜头，用于放大报纸上的字母。而这些只是用来放大物体。通过使用一个简单的镜头，它可以将物体放大到原来物体的 6 倍。此外，与其他镜头相比，它放大物体的强度较低。简单镜片的最佳示例是眼镜。此外，简单的镜头质量不太好，它们会产生低质量的图像。

复合透镜：复合透镜将物体放大并投影，以产生清晰的图像。复合镜头产生的图像质量比单镜头产生的图像质量好。复合透镜主要用于显微镜和望远镜。该镜头产生4x、10x、40x、100x和400x图像，它将物体放大到物体的4倍、10倍、40倍、100倍和400倍的图像。多个镜头聚焦于图像以在复合镜头中产生图像。显微镜放大倍数的计算公式如下：

M A = M o × M e

其中，M o是物镜的放大倍数，M e是目镜的放大倍数。

非球面镜片

  1. 非球面透镜：非球面透镜通常被称为非球面透镜。非球面透镜是其表面既不是球面也不是圆柱面的透镜。由于它具有复杂的表面，因此与简单的透镜相比，它消除了光学发散。单个非球面透镜可以替换为简单透镜的组合，从而使系统的尺寸大大减小。
  2. 柱面透镜：仅沿一个轴具有曲率的透镜被归类为柱面透镜。它们的主要用途是将本质上是椭圆形的激光二极管光转换成圆形光束或将光聚焦成一条线。柱面镜头的一个例子是电影变形镜头。
  3. 菲涅耳透镜：菲涅耳透镜是一种透镜，其光学表面被分成窄环。这使得镜头比传统镜头更薄更轻。

球面透镜：原则上，球面透镜就像球面镜一样，是从更大的球体上截断的一部分。玻璃的折射率高于周围空气的折射率。从空气到玻璃的光线明显被折射。在相机中，光线是由一组镜头而不是一个镜头收集的。镜头的放大倍率是产生的图像大小与目标大小之间的关系。镜头也可以成组使用，以减少镜头创建的图片中的模糊或失真。

此外，球面透镜有两种类型：凹透镜和凸透镜，将在以下主题中详细讨论。

凹透镜

凹透镜是一种一侧向内弯曲的透镜。这种两侧向内弯曲的透镜称为双凹透镜。凹透镜是发散透镜，即它们传播已经折射通过它们的光线。它们甚至具有发散平行光束的能力。对于凹透镜，边缘比中心宽或中心比边缘薄。这些用于眼镜中以治疗近视或近视。凹透镜也称为发散透镜，因为当光线落在透镜上时光线会发散。凹透镜的两侧有两个焦点，这些焦点与曲率等距。它为观看者生成较小的图像。凹透镜的焦点是平行于轴的光线穿过透镜后似乎发散的点。透镜的光学中心到焦点的距离称为透镜的焦距。

在凹透镜中形成的图像必须具有以下特征：

  • 位于镜头的物侧
  • 形成一个虚像。
  • 形成了一个直立的形象。
  • 尺寸小（图像尺寸必须小于对象尺寸）。
  • 由凹透镜形成的图像总是应该在焦点和光学中心之间。物体的位置不影响所形成图像的特性。

凸透镜

凸透镜是一种向外弯曲的透镜。与凹透镜相比，凸透镜中心的厚度大于透镜边缘的厚度。凸透镜本质上是会聚的。它具有将平行光束会聚成一个点的能力。该点称为凸透镜的焦点，从光学中心到焦点的距离称为焦距。焦点位于光线源自的透镜的另一侧。一侧平坦的凸透镜称为平凸透镜。人眼中的晶状体是凸透镜的典型例子。凸透镜的另一个常见例子是用于矫正远视或远视的放大镜。凸透镜用于相机，因为它们聚焦光线并产生清晰的图像。凸透镜也用于复合透镜，用于显微镜和望远镜等放大设备

镜片公式推导

现在让我们借助下图推导出透镜公式：

从上图中，我们可以写成

A′B′/AB = OB′/OB ……(1)

同样，△A'B'F 和 △OCF 相似，因此

A′B′/OC = FB′/OF

但是，OC = AB

这意味着，

A′B′/AB = FB′/OF …….(2)

通过等式（1）和（2），我们得到

OB'/OB = FB'/OF = OB'- OF/OF

通过替换符号约定，我们得到

OB = -u，OB' = v，OF = f

-u = v - f/f

vf = -uv + uf

或者

uv = uf - vf

现在将两边除以 uvf，我们得到

uv/uvf = uf/uvf - vf/uvf

1/f =1/v -1/u

这是所需的镜头公式。

其中 f 是焦距。

u 是物体到镜头的距离。

v 是距镜头的像距。

镜头放大倍率

放大是指放大某些东西，它意味着物体本身并没有在物理上变大，而只是在外观上变大。放大可以以两种形式出现，它们是显微放大和望远镜放大。当我们放置一个小物体时，显微放大就会出现，它看起来更大。当较大的物体看起来很小时，望远镜放大倍率就会出现。并且在使用中有两种类型的放大镜，它们是简单的透镜和复合透镜。

放大镜如下：

m = h' / h = v / u

其中 m 是放大倍率，h 是物体的高度，h' 是图像的高度，v 是图像到镜头的距离，u = 物体到镜头的距离

镜头功率

镜片的光焦度是取决于镜片焦距的会聚或发散程度的量度。我们将镜头的光焦度定义为所用镜头焦距的倒数。它由以下给出：

P = 1 / f

功率的 SI 单位是屈光度 (D)。凹透镜的光焦度是负的，而凸透镜的光焦度可以是正的。

示例问题

问题1：将物体放置在距焦距等于5cm的凸透镜10cm处所产生的图像的长度是多少？

解决方案：

问题2：在凸透镜中，如果图像的距离为正，那么图像的性质是什么？

解决方案：

问题3：如果一个物体被放置在距焦距为12cm的凹透镜3cm处。找到图像的位置和性质？

解决方案：

问题4：镜子的放大倍数是-3cm，物体的高度是16cm，那么形成的图像的长度和性质是多少？

解决方案：

问题5：焦距为4cm的凹透镜的倍率是多少？

解决方案：