1. Brytning:Böjande ljus
* Ljushastighetsändringar: Ljus reser med olika hastigheter genom olika material. När ljuset passerar från ett medium (som luft) till ett annat (som glas) förändras dess hastighet.
* böjning vid gränssnittet: Denna hastighetsförändring får ljuset att böjas vid gränssnittet mellan de två materialen. Denna böjning kallas brytning.
* incidensvinkel och brytning: Mängden böjning beror på:
* Vinkeln vid vilken ljuset träffar ytan (infallsvinkeln).
* Brytningsindex för de två materialen (ett mått på hur mycket materialet saktar ner ljuset). Ett högre brytningsindex innebär mer böjning.
2. Linsform och kontaktpunkt
* converging (konvexa) linser: Dessa är tjockare i mitten än i kanterna. De böjer ljusstrålar *inåt *, vilket får dem att konvergera (samlas) vid en enda punkt. Denna punkt kallas fokalpunkten .
* Hur det fungerar: Ljusstrålar som kommer in i linsen parallella med den optiska axeln (den imaginära linjen genom linsens centrum) är böjda mot kontaktpunkten.
* divergerande (konkava) linser: Dessa är tunnare i mitten än i kanterna. De böjer ljusstrålar *utåt *, vilket gör att de avviker (sprids isär). Divergerande linser har inte en riktig kontaktpunkt på samma sätt som konvergerande linser. Istället har de en * virtuell * kontaktpunkt, som är den punkt från vilken de divergerande strålarna verkar komma från om du spårar dem tillbaka.
* Hur det fungerar: Ljusstrålar som kommer in i linsen parallella med den optiska axeln är böjda bort från axeln. Om du spårar dessa avvikande strålar verkar de komma från en punkt på samma sida av linsen som det inkommande ljuset - den virtuella kontaktpunkten.
3. Bildar en bild
* konvergerande lins:
* Objekt utöver kontaktpunkten: När ett objekt placeras längre bort från en konvergerande lins än dess kontaktpunkt skapar linsen en * verklig * och * inverterad * bild. "Verklig" betyder att ljusstrålarna faktiskt konvergerar på bildplatsen. Detta är den typ av bild som kan projiceras på en skärm (som i en projektor eller kamera). Bilden kan förstoras eller reduceras beroende på avstånd.
* Objekt inuti kontaktpunkten: När ett objekt placeras närmare en konvergerande lins än dess kontaktpunkt skapar linsen en *virtuell *, *upprätt *och *förstorad *bild. Bilden är "virtuell" eftersom ljusstrålarna faktiskt inte konvergerar, men verkar komma från en punkt bakom linsen. Så här fungerar ett förstoringsglas.
* divergerande lins: Divergerande linser producerar alltid *virtuella *, *upprätt *och *reducerade *bilder. De skapar inte riktiga bilder.
4. Faktorer som påverkar fokus
* krökning av linsen: En mer krökt lins böjer sig mer starkt, vilket resulterar i en kortare brännvidd (avståndet från linsen till kontaktpunkten).
* brytningsindex för linsmaterialet: Ett högre brytningsindex innebär mer böjning och en kortare brännvidd.
* Ljusvåglängd: Olika våglängder för ljus (olika färger) bryts något annorlunda av linsmaterialet. Detta kallas * kromatisk avvikelse * och kan orsaka färgade fransar runt bilder. Mer komplexa linsdesign med flera element används för att korrigera för detta.
* Avstånd till objektet: Avståndet mellan linsen och objektet som visas påverkar den bildade bilden betydligt. Att flytta linsen eller objektet ändrar bildavståndet (avståndet mellan linsen och bilden) och bildens fokus. Kameror och ögon använder mekanismer för att justera linsläget för att säkerställa att bilden faller kraftigt på sensorn (kamera) eller näthinnan (ögat).
Sammanfattningsvis
Att fokusera med en lins handlar om böjande ljus på ett kontrollerat sätt att bilda en bild på en specifik plats. Konvergerande linser böjer lätta inåt för att bilda riktiga bilder, medan divergerande linser böjer ljus utåt för att bilda virtuella bilder. Lensens form och material, tillsammans med objektets avstånd, bestämmer bildens egenskaper. Att förstå dessa principer är avgörande för att utforma optiska instrument som kameror, teleskop, mikroskop och till och med glasögon.