Contenuto
- Fisica lenti e ingrandimento
- L'equazione dell'obiettivo sottile e il rapporto di ingrandimento
- L'occhio umano
- Calcolatore di ingrandimento
Le lenti, sia biologiche che sintetiche, sono meraviglie della fisica ottica che sfruttano la capacità di alcuni media di rifrangere o piegare i raggi luminosi. Esistono in due forme di base: convesse o curve verso l'esterno e concave o curve verso l'interno. Uno dei loro scopi principali è ingrandire le immagini o farle apparire più grandi di quanto non siano in realtà.
Le lenti possono essere trovate in telescopi, microscopi, binocoli e altri strumenti ottici, insieme al tuo occhio. Scienziati e studenti hanno a disposizione una serie di semplici equazioni algebriche per mettere in relazione le dimensioni fisiche e la forma di una lente con i suoi effetti sui raggi di luce che la attraversano.
Fisica lenti e ingrandimento
La maggior parte delle lenti "artificiali" sono realizzate in vetro. La ragione per cui le lenti rifrangono la luce è che quando i raggi di luce si spostano da uno medio (ad es. aria, acqua o altro materiale fisico) in un altro, la loro velocità cambia leggermente e di conseguenza i raggi cambiano rotta.
Quando i raggi luminosi entrano in una doppia lente convessa (cioè quella che sembra un ovale appiattito dal lato) in una direzione perpendicolare alla superficie della lente, i raggi più vicini a ciascun bordo vengono rifrangenti bruscamente verso il centro, prima di entrare nella lente e di nuovo al momento della partenza. Quelli più vicini al centro sono piegati di meno e quelli che passano perpendicolarmente attraverso il centro non vengono affatto rifratti. Il risultato è che tutti questi raggi convergono in a punto focale (F) una distanza f dal centro dell'obiettivo.
L'equazione dell'obiettivo sottile e il rapporto di ingrandimento
Le immagini prodotte da obiettivi e specchi possono essere entrambe vero (vale a dire, proiettabile su uno schermo) o virtuale (cioè non proiettabile). Per convenzione, i valori delle distanze delle immagini reali (io) dall'obiettivo sono positivi, mentre quelli delle immagini virtuali sono negativi. La distanza dell'oggetto stesso dall'obiettivo (o) è sempre positivo.
Gli obiettivi convessi (convergenti) producono immagini reali e sono associati a un valore positivo di f, mentre gli obiettivi concavi (divergenti) producono immagini virtuali e sono associati a un valore negativo di f.
La lunghezza focale f, distanza dell'oggetto o e distanza dell'immagine io sono collegati dal equazione dell'obiettivo sottile:
Frac {1} {o} + frac {1} {i} = frac {1} {f}Mentre la formula di ingrandimento o rapporto di ingrandimento (m) mette in relazione l'altezza dell'immagine prodotta dall'obiettivo con l'altezza dell'oggetto:
m = frac {-i} {o}Ricorda, io è negativo per le immagini virtuali.
L'occhio umano
Le lenti dei tuoi occhi funzionano come lenti convergenti.
Come puoi prevedere in base a ciò che hai già letto, le tue lenti degli occhi sono convesse su entrambi i lati. Senza le tue lenti convesse e flessibili, la luce che passa nei tuoi occhi sarebbe interpretata molto più freneticamente dal tuo cervello di quanto non sia in realtà, e gli umani avrebbero terribili difficoltà a navigare nel mondo (e probabilmente non sarebbero sopravvissuti per navigare su Internet per la scienza informazione).
La luce prima entra nell'occhio attraverso la cornea, lo strato esterno sporgente della parte anteriore del bulbo oculare. Passa quindi attraverso la pupilla, il cui diametro può essere regolato da piccoli muscoli. L'obiettivo è dietro la pupilla. La parte dell'occhio su cui si forma l'immagine, che si trova all'interno della parte posteriore inferiore del bulbo oculare, è chiamata la retina. Le informazioni visive vengono trasmesse dalla retina al cervello attraverso i nervi ottici.
Calcolatore di ingrandimento
Puoi trovare siti Web che ti aiuteranno ad affrontare alcuni di questi problemi una volta che avrai acquisito familiarità con la fisica di base esaminandone alcuni da solo. L'idea principale è capire come i diversi componenti dell'equazione dell'obiettivo si relazionano tra loro e perché i cambiamenti alle variabili producono gli effetti del mondo reale che fanno.
Un esempio di tale strumento online è riportato nelle Risorse.