ЛИНЗА (латынша «ленз – жасымық») – өзінің немесе шағылысқан сәулемен жарықталатын заттардың оптикалық кескіндерін тудыру, жарық сәулені сындыратын қасиеті болатын екі бетпен шектелген мөлдір дене. Ол – оптикалық жүйенің негізгі бөліктерінің бірі. Шектелетін беттерінің пішіндеріне сәйкес линза сфералық, цилиндрлік не басқа пішінді болуы мүмкін. Екі бетінің ортақ симметрия осі болатын линза (әсіресе жасалуы оңай сфералық линза) көбірек қолданылады. Линза көбінесе оптикалық немесе органикалық әйнектен жасалады. Спектрдің ультракүлгін аймағында жұмыс істеуге арналған линза кварц, флюорит, фторлы литий, т.б. заттардың кристалынан, ал инфрақызыл аймақтағы зерттеулерде қолданылатын линза әйнек, кремний, германий, флюорит, фторлы литий, иодты цезийдің ерекше cұрыптарынан (сорттарынан) дайындалады.
Оське симметриялы линзаның оптикалық қасиетін сипаттағанда, негізінен оның осіне өте кіші бұрышпен түскен сәулелер (сәулелердің параксиалды (осьпен бағыттас) шоқтар) қарастырылады. Линзаның осы сәулелерге тигізетін әсері оның бас жазықтықтарының осьпен қиылысушы бас нүктелерінің (Н және Н’), сондай-ақ алдыңғы және артқы бас фокустары (тоғыстары) (F және F’) бойынша анықталады (сызбаға қараңыз). НF=f және Н’F’=f’ кесінділері линзаның фокустар қашықтығы деп аталған (линзаның екі жағындағы ортаның сыну көрсеткіштері бірдей болса, онда әрқашан f=f’). Линза бетінің оның осімен қиылысатын нүктелері линзаның төбесі деп аталған. Параллель сәулелерді бір нүктеге тоғыстыратын линза жинақтауыш линза деп аталған. Жинақтауыш линзаның осіне параллель түскен сәулелер, линзаның бас фокусында қиылысады. Мұндай линза үшін f’ әрқашан оң болады. Шашыратқыш линзаның осіне түскен сәулелер сынып өткен соң бір-бірімен қиылыспайды. Ал сынған сәулелердің созындысы қиылысатын нүкте линзаның жалған фокусы деп аталған. Мұндай линза үшін f'<0. Линзаның осіне түскен сәулелерді сындыру әсерінің өлшеуіші оның оптикалық күші (Ф) болады. Ол фокус аралығына кері шама – Ф=1/f ‘. Линзаның оптикалық күші диоптриямен (м-1) өлшенеді.
Жинақтауыш линзаның оптикалық күші оң (Ф>0), ал шашыратқыш линзаның оптикалық күші теріс (Ф<0) болады. Сондықтан жинақтауыш линза оң, ал шашыратқыш линза теріс линза деп аталған. Ф=0 болатын линза да 1-сызба. Линзаның жалпы көрінісі қолданылады. Ол афокальді линза делінген (оның фокустық қашықтығы шексіздікке тең). Бұл линзалар сәулелерді жинақтамайды және шашыратпайды, бірақ та аберрация тудырады және айналы-линзалы объективтерде аберрацияның есесін қайтару (компенсациялау) үшін пайдаланылады. Сфералық беттермен шектелген линзаның оптикалық қасиетін анықтайтын параметрлер линза беттерінің қисықтық радиусы (r1 және r2), линзаның осі бойынша алынған қалыңдығы (d) және линза жасалған материалдың сыну көрсеткіші (п) арқылы өрнектеледі. Мысалы, линзаның фокус аралығы мен оптикалық өсі арасындағы байланыс:
1 1 1 12
Ф = ′ = (n – 1) ( — ) + . (1)
Егер линзаның қалыңдығы оны шектеуші беттердің қисықтық радиустарынан әлдеқайда кіші (d < < r1, d < < r2) болса, ондай линза жұқа линза деп аталады. Егер (1) қатынастың 2-жартысы ескерілмейтін болса, онда жұқа линзаның оптикалық күшінің өрнегі шығады.
Негізгі (кардиналды) нүктелердің қалпы белгілі болғанда линза шығаратын нүктенің оптикалық кескінінің (1-сызба) қалпы мына формула бойынша анықталады:
хх‘ = f ·f ‘ = – fʹ ʹ 2; ′ = – = – ′′ = V, (2)
|
2-сызба. Линзадағы сәуле жолдары: а – жинақтағыш; б – шашыратқыш линза |
мұндағы V – линзаның сызықтық ұлғаюы, |
l және l’ – нүкте мен оның кескінінің оське
дейінгі қашықтығы (егер ол осьтен жоғары орналасса оң болады), х – алдыңғы фокустан нүктеге дейінгі қашықтық, х‘ – артқы фокустан кескінге дейінгі қашықтық.
Егер t және t’ – бас нүктеден зат пен кескіннің жазықтығына дейінгі қашықтық болса, онда
(х = t – f, х‘ = t’ – f ‘); f ‘/t’+f /t = 1 немесе 1/t‘ – 1 / t = 1 / f ‘. (3).
Жұқа линзада t және t’-ты линзаның сәйкес беттерінен бастап есептеуге болады.
(2) және (3) теңдіктерден нүкте (нақты көзден) линзаның фокусіне жақындаған сайын кескіннен линзаға дейінгі қашықтық ұзара түседі; егер нүкте фокустың алдыңғы жағында орналасқан болса жинақтауыш линза нүктенің нақты кескінін береді; егер нүкте фокустар аралығында орналасса, оның кескіні – жорымал кескін болады; шашыратқыш линза әрқашан жорымал кескін шығарады.
Акустикалық линза – дыбыстық толқындарды фокустауға арналған құрылғы.
Жинақтағыш линза – параллель жарық шоғын фокусталатын (тоғысталатын) шоққа түрлендіретін оптикалық линза.
Жіңішке линза – қалыңдығы сфералық беттерді шектейтін қисықтық радиустармен салыстырғанда кіші бо-
латын сфералық линза. 3-сызба. Шашыратқыш линзадағы кескін-
Қалың линза – қалыңдығы дерді салу сфералық беттерді шектейтін қисықтық радиустармен салыстырғанда өлшемдес болатын сфералық линза.
Магниттік линза – зарядталған бөлшектерді магниттік өрістер арқылы фокустауға арналған құрылғы.
Оптикалық линза – заттардың оптикалық кескіндерін түзе алатын, жарық сәулелерін сындыра алатын екі бетпен шектелген мөлдір дене.
Шашыратқыш линза – жарықтың параллель шоқтарын шашыраған шоқтарға түрлендіретін оптикалық линза.
Сфералық линза – сфералық беттермен шектелген оптикалық линза.
Ұжымдық линза – көлбеу жарық шоқтарының таралуын азайтуға арналған жазық-дөңес жинақтағыш оптикалық линза.
|
Электрстатикалық линза – зарядталған бөлшектер шоғын электрстатикалық өріс арқылы Айналық (тегіс) беттен және кедір-бұдыр беттен фокустауға арналған құрылғы. шағылу ЛИССАЖУ ПІШІНДЕРІ – нүктенің бір мезгілде өзара пер- пендикуляр бағыттарда екі гармониялық тербеліс жасауы кезінде сызылатын тұйық траектория. Бұл сызықты 1855 жылы алғаш рет француз физигі Жюль Лиссажу (1822–1880) зерттеген. Бұл пішіндердің түрлері екі тербелістің периодтарының (жиіліктерінің), фазаларының және амплитудаларының арасындағы қатынастарға тәуелді. Қарапайым жағдайда екі период тең болса, Лиссажу пішіні фазасы φ=0 тең немесе φ =π болған кезде түзу сызық кесіндісі, ал φ=π/2 болған кезде және |
амплитудалары өзара тең болғанда шеңберге айналады (сызбаға қараңыз). Егер де екі тербелістің периодтары дәл үйлеспейтін болса, онда φ ылғи өзгерісте болады, осының салдарынан эллипс үздіксіз түрде деформацияланатын болады. Тербелістердің периодтары әртүрлі болған кезде Лиссажу пішіндері тұйық қисықтар болмайды, бірақ егер периодтар бүтін сандар ретіндегі қатынас болса, онда уақыт аралығы ең кіші ортақ еселікке тең болса, қозғалыстағы нүкте қайтадан едәуір күрделі Лиссажу пішіндерін сыза бастайды.
Периодтары әр қилы қатынастар (1:1, 1:2, т.б.) және әртүрлі фазалар кезіндегі Лис- сажу пішіндерінің (фигураларының) түрлері
Егер екі жұп бұру пластинкаларына бірдей немесе периодқа еселік болатын айнымалы кернеу түсірілсе Лиссажу пішіндерін, мысалы, электронды-сәулелік осциллографтың экранынан байқауға болады.
Лиссажу пішіндерін байқау – тербелістердің периодтарының және фазаларының арасындағы қатынастарды, сондай-ақ тербелістер пішіндерін зерттеудің ыңғайлы әдісі болады.