Soczewka - jest to nieskomplikowane urządzenie optyczne które składa się z jednego albo kilku sklejonych razem płaskich bloków przezroczystej substancji (na ogół szkła, ale także przeróżnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny, albo kropelek wody).

Istotą soczewki jest to, iż co najmniej jedna z jej powierzchni roboczych jest wycinkiem koła,lub hiperboli parabolicznej. W przypadku soczewek które posiadają krzywiznę na obu powierzchniach roboczych, powinny one mieć inny promień główny, albo przeciwny kierunek.

Soczewki, które są wycinkiem walca wykorzystuje się jako lupy w termometrach a także do czytania.

Główną funkcją soczewek jest koncentryczne (względem osi) skupianie albo rozpraszanie światła. Dlatego wszystkie soczewka posiadają oś optyczną oraz punkt skupienia. Ułożenie punktu skupienia soczewki uzależniony jest od wzajemnego stosunku promieni krzywizny obu powierzchni roboczych i od stosunku współczynnika refrakcji światła materiału, który został użyty do jej konstrukcji i takiego samego współczynnika otoczenia (na ogół powietrza). Odległość ułożenia tego punktu od środka ciężkości soczewki zwie się jej ogniskową. Czym większa różnica promieni krzywizny oraz czym większa różnica współczynników refrakcji substancji soczewki oraz otoczenia, tym ogniskowa jest mniejsza.

Soczewki są wykorzystywane w:

  • mikroskopach
  • lunetach
  • lornetkach
  • lupach
  • okularach leczniczych
  • szkłach kontaktowych
  • spektrofotometrach
  • aparatach fotograficznych
  • kamerach filmowych

Wady soczewek:

          • aberracja chromatyczna- usuwa układ soczewek
          • aberracja sferyczna - usuwa soczewka asferyczna
          • koma
          • astygmatyzm - usuwa układ soczewek anastygmat
          • dystorsja
Aberracja chromatyczna

Aberracja chromatyczna to wada soczewki, albo układu optycznego, polega na odmiennych długościach ogniskowania dla przeróżnych kolorów widmowych światła (przeróżnych długości fali światła), co objawia się rozszczepieniem światła - np. czarne punkty na białym tle będą miały barwne obwódki dodatkowo. Aberracja chromatyczna została po raz pierwszy skorygowana w układzie soczewek o nazwie achromat.

Aberracja sferyczna

Aberracja sferyczna- zjawisko aberracji sferycznej, które polega na nie takim identycznym załamywaniu promieni świetlnych jakie padają na powierzchnię załamującą pod przeróżnymi kątami(w przeróżnych odległościach od głównej osi optycznej). Promienie monochromatyczne jakie wychodzą z jednego punktu leżącego, który leży na osi optycznej po załamaniu przecinają tę oś w przeróżnych miejscach. W przypadku soczewek skupiających długość ogniskowej dla promieni paraksjalnych (tj. te które padają na soczewkę w odległości bliskiej osi optycznej) jest większa aniżeli dla promieni padających bliżej krawędzi soczewki. W odwrotny sposób zachodzi zjawisko w przypadku soczewek rozpraszających: dla promieni padających na soczewkę bliżej osi optycznej długość ogniskowej jest mniejsza od długości ogniskowej dla promieni padających na soczewkę w dalszych odległościach od osi. Aberrację sferyczną jest w stanie osłabić wykorzystując konkretne kombinacje soczewek skupiających z soczewkami rozpraszającymi.

Koma

Koma- tworzy się wówczas, gdy odwzorowane przez układ optyczny konkretny punkt przedmiotu ułożony jest daleko od osi optycznej układu. Wówczas tworzący się obraz tego punktu ma formę przecinka albo komety, stąd też bierze się określenie tej aberracji. Komę usuwa się bardzo podobnymi sposobami jak aberrację sferyczną, albo też wykorzystuje się konkretne przysłony, które odcinają promienie pochodzące z punktów przedmiotu oddalonych od osi.

Astygmatyzm

Astygmatyzm- przejawia się tym, iż wszystkie punkty przedmiotu są odwzorowane w formie oddalonych od siebie dwóch kresek prostopadłych wzajemnie oraz prostopadłych do promienia świetlnego. Astygmatyzm występuje wówczas, gdy załamujące powierzchnie soczewek nie są symetryczne względem osi (np. przy wykorzystaniu soczewek cylindrycznych) w celu wyeliminowania astygmatyzmu robi się soczewki o konkretnym współczynniku załamania oraz odpowiedniej krzywiźnie powierzchni załamującej.

Dystorsja

Dystorsja- jest aberracją układów optycznych, polega na tym, iż linia prosta, która leży na przedmiocie odwzorowuje się jako linia krzywa. Zjawisko to wytłumaczyć można przeróżnymi powiększeniami przeróżnych elementów przedmiotu, które na ogół zmieniają się w miarę oddalania się od osi optycznej układu. Jeśli przedmiot wyobrazimy sobie w formie prostokątnej siatki, to gdy powiększenie rośnie dla promieni oddalających się od osi, tworzy się obraz w formie poduszki, gdy natomiast powiększenie maleje w miarę oddalania się promieni od osi, to tworzący się obraz ma formę beczki. Dystorsję układów optycznych niweluje się wykorzystując zestawy soczewek dających zniekształcenie obrazu o przeciwnych kierunkach.

Źródła:

- Internet

- książka "Fizyka dla inżynierów"

Joanna Malinowska 2 c