Vous rencontrez des lentilles tous les jours. Qu'il s'agisse de la lentille de votre appareil photo de téléphone portable, des lentilles des lunettes ou des lentilles de contact que vous utilisez pour voir clairement, des loupes, des microscopes, des télescopes ou autre chose, la physique des lentilles explique comment un simple morceau de verre peut être utilisé pour agrandir, minimiser ou mettre au point des images dans n'importe quel but.
Essentiellement, les lentilles fonctionnent en pliant les rayons lumineux qui les traversent par réfraction, mais ce point de base peut être mis en œuvre de différentes manières qui varient selon le type de lentille . Heureusement, les principes de base de ces objectifs sont faciles à comprendre lorsque vous en apprenez un peu plus sur leur fonctionnement.
Qu'est-ce qu'un objectif?
Un objectif est un morceau de matériau transparent qui est façonné de manière à faire plier les rayons lumineux d'une manière spécifique lorsqu'ils traversent, que cela signifie faire converger les rayons vers un point spécifique ou diverger comme s'ils venaient d'un point spécifique. Le matériau utilisé pourrait être un morceau de verre ou de plastique, et la forme de la lentille détermine si elle provoque la convergence ou la divergence des rayons lumineux. Le mot «lentille» vient du mot latin pour «lentille», en raison de la similitude de forme entre une lentille convergente et la légumineuse.
La courbure réelle des rayons lumineux produits par une lentille se produit parce que le matériau de la lentille a un indice de réfraction différent de celui de l'air ambiant. Ce comportement est décrit par la loi de Snell pour la réfraction, qui relie la différence d'angle entre le rayon de lumière incidente et réfractée aux indices de réfraction pour les deux matériaux.
En bref, la loi dit que si vous êtes passant d'une substance à indice de réfraction inférieur à une substance plus élevée (par exemple, de l'air au verre), le rayon lumineux est dévié vers la «normale» vers la surface (c'est-à-dire vers la direction perpendiculaire à la surface à ce point) et que le l'opposé est vrai pour les rayons lumineux allant d'un matériau à indice de réfraction supérieur à un matériau inférieur.
Définitions
Il existe plusieurs termes uniques utilisés en optique, et leur compréhension est cruciale si vous étudiez les physique des lentilles.
Les diagrammes à rayons sont un outil extrêmement utile en optique, et ils sont utilisés pour trouver l'emplacement où une image sera formée en fonction de l'emplacement de l'objet et de la lentille. En dessinant une lumière clé émergeant d'un objet et en marquant son chemin lors de son passage à travers l'objectif, le point de rencontre est l'endroit où l'image sera formée.
Ce processus peut être effectué en utilisant la loi de réfraction de Snell, mais quelques astuces peuvent également simplifier le processus. Par exemple, un rayon qui traverse le centre de la lentille est à peine dévié du tout, et celui qui frappe la lentille perpendiculairement à l'axe optique est réfracté pour passer par le point focal de la lentille.
L'image produite par l'objectif peut être réelle ou virtuelle. Pour une image réelle, les rayons lumineux convergent pour former une image à un endroit spécifique, et vous pouvez voir cette image si vous placez un écran à cet endroit. Dans l'œil humain et la région derrière un objectif d'appareil photo, des cellules ou des matériaux photosensibles sont utilisés pour capturer cette image.
Une image virtuelle est différente: lorsque les rayons divergent d'un objectif, leur orientation la rend regardez Un objectif d'appareil photo en est un des types d'objectifs les plus familiers que vous rencontrez quotidiennement, et ceux-ci se déclinent en de nombreux types différents, bien qu'ils partagent tous les mêmes principes de fonctionnement de base décrits précédemment. Un objectif principal est un objectif de base avec un focale fixe, et un zoom a une focale variable, vous n'avez donc pas à changer physiquement votre emplacement pour mettre au point quelque chose. Un objectif grand angle est un type d'objectif avec une très petite distance focale qui augmente considérablement le champ de vision, et un objectif fisheye est essentiellement une version extrême d'un objectif grand angle. D'autres exemples sont les téléobjectifs , qui ont de très longues distances focales et sont destinés à capturer des sujets éloignés, et des objectifs macro qui sont destinés à se concentrer à des distances très proches et à produire des versions grandeur nature ou agrandies d'objets. Autres courants les types de lentilles sont des lentilles de lunettes ou des lentilles de contact, et ces deux méthodes permettent de corriger les problèmes de vision. Si vous êtes «myope», cela signifie que vos lentilles oculaires créent des images devant la rétine sensible à la lumière dans votre œil, et donc vous avez besoin de lentilles divergentes (concaves) pour déplacer l'image plus loin en arrière. Si vous êtes "hypermétrope", les lentilles dans vos yeux produiraient une image plus en arrière que vos rétines, vous avez donc besoin de lentilles convergentes pour corriger ce problème. Les lentilles de contact et les lunettes corrigent cela de la même manière - en ajoutant une lentille correctrice supplémentaire pour que la distance focale effective de votre œil corresponde à la distance de votre rétine - mais il y a des différences parce que les lentilles de contact reposent directement sur vos yeux. Dans une lentille de contact, la lentille n'a pas besoin de couvrir autant d'espace (elle doit seulement être assez grande pour votre pupille à sa dilatation maximale) et peut y parvenir avec moins de matière. Pour les verres de lunettes, le verre doit couvrir une zone beaucoup plus grande et est donc plus épais en conséquence.
comme si elles venaient de l'emplacement de l'image virtuelle. En d'autres termes, si vous suivez les rayons réfractés vers l'arrière mais uniquement en suivant des lignes droites, ils convergent tous à l'emplacement de l'image virtuelle. Cependant, les rayons lumineux ne convergent pas physiquement à cet endroit, et si vous y placez un écran, vous ne verrez pas d'image.
Types d'objectifs et leur fonctionnement
