Planurile principale ale sistemului optic. Planurile principale ale lentilei

Două plane condiționate H și H ", din care se numără distanța focală principală f și f" și distanța focală conjugată a și b, legate prin formula:

Poziția planurilor principale în lentilă depinde de forma lentilei și de grosimea acesteia. În lentilele complexe, poziția planurilor principale depinde de puteri optice lentilele individuale și poziția lor în sistem.

Orez. Poziția planurilor principale în lentile forme diferite

În lentilele simetrice, planurile principale sunt de obicei situate în interiorul sistemului, relativ aproape de planul deschiderii. În teleobiectivele, planurile principale sunt mult înainte și situate în afara obiectivului.

Orez. Poziția planului principal din spate în lentile tipuri variate: a - într-o lentilă simetrică, segmentul din spate este mai scurt distanta focala; b - într-un teleobiectiv, segmentul din spate este mult mai scurt decât distanța focală; c - într-o lentilă cu segment alungit, segmentul din spate este mai mare decât distanța focală

Când este necesar să existe o distanță mare între lentilă și stratul fotosensibil (de exemplu, în aparate foto reflex), planurile principale sunt readuse, iar o astfel de lentilă se numește lentilă cu un segment posterior alungit.

Introducerea planurilor principale facilitează construcția grafică a imaginii, deoarece, cunoscând poziția planurilor principale, se poate ignora complet refracția reală a razelor pe numeroase suprafețe ale sistemului și se presupune că întregul efect de refracție sistem optic concentrat în planurile sale principale.

Orez. Construcția avioanelor principale

Figura arată construcția planurilor principale într-o lentilă biconvexă. Fasciculul AB, mergând paralel cu axa optică principală OO”, este refractat pe prima suprafață, deviază spre axă și merge în lentilă de-a lungul liniei BC, apoi, refractat pe a doua suprafață, merge pe linia CF „traversând axa principală în punctul F”.

Dacă continuăm pe o parte fasciculul A By și pe cealaltă - trageți fasciculul CF „înăuntru reversulînainte ca acestea să se intersecteze în punctul h ", atunci cele două refracții reale în punctele B și C pot fi înlocuite cu o refracție fictivă în punctul h". Desigur, același lucru ar fi și cazul în sistem complex cu multe suprafețe de refracție, adică mai multe refracții pot fi înlocuite cu o refracție complet echivalentă cu acestea în punctul h ". Planul trasat prin punctul h" perpendicular pe axa optică principală se numește planul principal posterior H ".

Masa

POZIȚIA PRINCIPALELOR PLANURI ÎN CELE MAI UTILIZATE LENTILE SOVIEȚICE

Distanța focală principală f, mm

Distanța focală a vârfului

Lungimea lentilei 1, mm

Distanțele dintre majore

avioane

Distanța de la partea de sus a lentilei la planul principal

Obiectiv

V față, mm

V spate", mm

față t, mm

spate V, mm.

"Jupiter-3"

"Jupiter-8"

"Jupiter-9"

"Jupiter-11"

"Jupiter-12"

„Industar-22”

„Industar-23

„Industar-51”

„Industar-1 0”, (FED 1: 3,5)

Semnul minus indică faptul că distanța HH „nu trebuie adăugată la suma distanțelor a + b, ci scăzută din aceasta, adică expresia L = a + b + HH” ia forma: L = a + b - HH ".

Orez. Poziția principalelor avioane în lentilele sovietice

Dacă fasciculul ab intră în lentilă din dreapta și, refractând de două ori în punctele b și c, traversează axa la focarul principal frontal, atunci poate fi găsit și planul principal frontal H.

Tabelul și figura arată poziția planurilor principale ale celor mai comune lentile sovietice. Prezența acestor date vă permite să calculați cu precizie poziția relativă a subiectului și imaginea acestuia în raport cu obiectivul pentru a obține o anumită scară de fotografiere, ceea ce este deosebit de important atunci când fotografiați la distanțe apropiate.

Planurile principale ale lentilei

Planurile principale ale lentilei- o pereche de plane conjugate condiționale situate perpendicular pe axa optică, pentru care creșterea liniară este egală cu unu. Adică, obiectul liniar în acest caz este egal ca dimensiune cu imaginea sa și este în mod egal direcționat cu acesta în raport cu axa optică.

Acțiunea tuturor suprafețelor de refracție poate fi redusă la acțiunea acestor plane condiționate, care conțin punctele de intersecție a razelor, ca și cum ar intra și ieși din sistem.O astfel de ipoteză face posibilă înlocuirea traseului real al razelor de lumină în lentilele reale cu linii condiționate, ceea ce simplifică foarte mult toate construcțiile geometrice.

Există planuri principale anterior și posterior. În planul principal din spate al obiectivului, acțiunea sistemului optic este concentrată atunci când lumina trece în direcția înainte (de la subiect la materialul fotografic). Poziția planurilor principale depinde de forma obiectivului și de tipul obiectivului fotografic: acestea se pot afla în interiorul sistemului optic, în fața acestuia și în spatele acestuia.

Vezi si

Note

Literatură

  • Begunov B.N. Optica Geometrică, Editura MSU, 1966.
  • Volosov D.S. Optica fotografica. M., „Arta”, 1971.
  • Yashtold-Govorko V. A. Fotografie și procesare. Shot, formule, termeni, retete. Ed. a 4-a, abr. M., „Arta”, 1977.

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce sunt „Planurile principale ale obiectivului” în alte dicționare:

    Deci, în sensul cel mai general al cuvântului, se numesc medii transparente variate limitate, plasate pe calea razelor de lumină emanate din obiecte, pentru a da acestor raze o direcție diferită; sticlă O. luată separat, precum și o combinație de mai multe O ... Dicţionar enciclopedic F. Brockhaus și I.A. Efron

    Linie de vedere, o linie care leagă cel de-al doilea punct principal al lentilei unui instrument optic astronomic sau geodezic cu punctul de intersecție al firelor mijlocii ale rețelei în planul focal al instrumentului. V. l. coincide cu axa optică (vezi... Marea Enciclopedie Sovietică

    MICROSCOP- (din greacă mikros mic și aspect skopeo), instrument optic pentru a studia obiecte mici care nu sunt direct vizibile cu ochiul liber. Există M. simplu, sau o lupă, și M. complexă, sau un microscop în sensul propriu. Lupă… … Mare enciclopedie medicală

    - (cameră video) un dispozitiv conceput pentru a înregistra o imagine în mișcare pe film. Procesul de înregistrare se numește filmare, iar imaginea rezultată este folosită pentru a crea un film. În proces de filmare cu ajutorul ...... Wikipedia

    Conținutul articolului. I. Strălucirea trupurilor. Spectrul de emisie. spectrul solar. linii Fraunhofer. Spectre prismatice și de difracție. Difuzarea culorii prismei și a grătarului. II. Spectroscoape. Spectroscop cu manivelă și direct à vision direct.… … Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron- 1. Mișcarea și dimensiunile C. 2. Lumina și căldura C. 3. Metode de observare C. 4. Fotosfera, granulație, pete și torțe. 5. Rotația C. 6. Periodicitatea petelor. 7. Legătura fenomenelor din nord cu magnetismul terestru. 8. Cromosferă și proiecții. 9. Coroana C. 10. Ipoteza ... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron


Planurile principale sunt situate mai aproape de suprafețele cu curbură mai mare, adică raza mai mica.

Planurile principale și punctele principale permit construirea razelor care trec prin sistem fără a lua în considerare refracția lor reală pe suprafețele lentilelor sau reflectarea din oglinzi.

Planurile principale sunt situate simetric față de suprafețele reale de refracție numai pentru lentilele simetrice biconvexe sau biconcave simple. În sistemele reale, suprafețele de refracție din față și din spate sunt activate diferite distante din punctele principale anterior şi posterior respective. Prin urmare, pe lângă distanțe focale, este necesar să se determine segmentele dintre focalizarea principală și suprafața corespunzătoare de refracție (reflectătoare) din față sau din spate a sistemului. Ele sunt numite distanțe focale de vârf sau, respectiv, segmentele SF din față și SF din spate. Valoarea segmentului din spate este un parametru de proiectare care determină distanța de la planul focal din spate până la ultima lentilă a sistemului.

Planul principal - un plan care trece prin axa fasciculului și una dintre principalele axe centrale de inerție ale secțiunii.

Planurile principale și punctele principale se pot afla atât în ​​interiorul, cât și în exteriorul sistemului, asimetric în raport cu suprafețele care delimitează sistemul. Dacă dimensiunea sistemului în direcția axei optice principale este mult mai mică decât distanța focală, atunci fasciculul, care trece prin sistem, este ușor deplasat. Prin urmare, punctele BI și Ci, B2 și C2 (vezi fig. 5.1) practic coincid, iar planurile principale PI și P2 coincid între ele și sunt situate în mijlocul sistemului. Un astfel de sistem se numește lentilă subțire. Formulele (1) - (4) rămân valabile pentru lentilă subțire.  


Planurile principale în acest interval de schimbare Q sunt încrucișate. Cu o scădere suplimentară a Q, distanța focală devine negativă, iar planurile principale sunt aranjate în succesiune directă.


Planul principal este un plan perpendicular pe axa optică și care trece prin punctul de intersecție al unui fascicul paralel cu axa optică și al unui fascicul care este o continuare a ultimului său segment refractat. În unele cazuri, dimensiunile totale ale sistemului de operare pot fi de 3 - 4 ori mai mici decât distanța sa focală.

Planurile principale și punctele principale se pot afla atât în ​​interiorul, cât și în exteriorul sistemului, complet asimetrice față de suprafețele care delimitează sistemul, de exemplu, chiar și pe o parte a acestuia.

Construirea unei imagini într-o lentilă groasă. Lentila subțire - o lentilă a cărei grosime este mult mai mică decât raza de curbură. Dacă lentila nu poate fi considerată subțire, atunci fiecare dintre cele două suprafețe sferice ale lentilei poate fi considerată ca o lentilă subțire separată. Abordarea pentru construirea imaginilor constă în introducerea conceptului de planuri principale ale unui sistem optic centrat, un caz special al căruia poate fi o lentilă groasă. Sistem optic centrat, care poate consta și din un numar mare lentile, complet caracterizate prin două planuri focale și două planuri principale. Caracterizat pe deplin în sensul că cunoașterea poziției acestor patru planuri este suficientă pentru imagistica. Toate cele patru planuri sunt perpendiculare pe axa optică, prin urmare proprietățile sistemului optic sunt complet determinate de cele patru puncte de intersecție a celor patru plane cu axa optică. Aceste puncte sunt numite puncte cardinale ale sistemului. Pentru o lentilă subțire, ambele planuri principale coincid cu poziția lentilei în sine. Pentru sisteme optice mai complexe, există formule pentru calcularea poziției punctelor cardinale prin razele de curbură ale suprafețelor lentilelor și indicilor lor de refracție. Pentru a construi o imagine a unei surse punctuale, este suficient să luăm în considerare trecerea a două raze convenabile prin sistemul optic și să găsim punctul de intersecție a acestora după axă. Două plane conjugate P1 și P2, care se reflectă reciproc cu mărirea transversală V=+1, sunt numite planuri principale, iar punctele H1 și H2 sunt numite puncte principale ale sistemului. Distanțele de la punctele principale la focare se numesc distanțe focale: f1 = H1F1; f2 = H2F2. Orice segment din planul principal anterior este reprezentat de un segment egal și egal distanțat în planul principal posterior. De aici rezultă că fasciculele care intră și ies din sistemul optic intersectează planele principale la înălțimi egale h = h. Astfel, acțiunea tuturor suprafețelor de refracție ale unui sistem optic pentru razele venite din infinit poate fi redusă la acțiunea unui plan perpendicular pe axa optică, care conține punctul de intersecție al razelor care intră și ies din acest sistem. Pentru grinzile care se deplasează de la stânga la dreapta, acesta va fi spatele planul principal, iar pentru razele care merg de la dreapta la stânga - planul principal frontal. Poziția focarelor și a planurilor principale este determinată prin calcul sau construcție grafică a traseului razelor paralele cu axa optică, în direcțiile înainte și invers. Atunci când construim imagini într-un sistem optic, putem presupune că între planurile principale razele merg paralel cu cel optic.Această figură arată traseul razelor de la obiectul h la imaginea h "prin lentilă. Punctul F", situat pe axa sistemului optic (lentila), în care converg razele, care erau paralele cu axa înainte de a trece len, se numește focarul len. Distanța de la punctul F" la punctul principal P" se numește distanța focală a lentilei. Pentru o lentilă cu grosimea CT, distanța focală se calculează prin formula: unde R1 și R2 sunt razele suprafețelor lentilei, n este indicele de refracție al materialului lentilei. Pentru o lentilă subțire, grosimea CT se presupune a fi zero, planurile principale P și P" coincid. Formula pentru o lentilă subțire este: Distanța focală din spate, BFL - distanța de la vârful ultimei suprafețe a lentilei la planul focal din spate se calculează cu formula: Formula de calcul a măririi liniare V este următoarea: Săgeata de deviere a suprafeței lentilei se calculează cu formula: Exercițiul 1. Determinarea distanței focale a lentilei. Pentru a determina distanța focală f, folosim expresia pentru mărirea liniară β = y′/y (Fig. 1), unde y′ este dimensiunea liniară a imaginii, y este dimensiunea liniară a obiectului. Având în vedere Fig. 1. triunghiuri pe partea stângă și dreaptă a desenului, puteți scrie y ′ a′ f z′ β= = = = , y a z f′ z′ = a′ − f ′, a′ = s′ + d ′. Prin urmare z′ s′+d′−f′ β= = . (1) f′ f′ În această formulă, toate mărimile sunt măsurabile, cu excepția lui d ′ . Această valoare poate fi definită astfel: 9 s′ + d β = a′ = ′ a s+d sau: d ′ = sβ + βd − s′ . Produsul βd poate fi neglijat din cauza dimensiunii mici a ambelor cantități. Atunci: d′ = sβ − s′ . Înlocuind această expresie în (1), obținem: βs = f′ β+1. (2)