भौतिकी में लेंस। लक्षण और अनुप्रयोग

एक लेंस एक साधारण ऑप्टिकल उपकरण है जिसमें पारदर्शी सामग्री (आमतौर पर कांच, लेकिन प्लास्टिक, खनिज, जैल, पैराफिन) के एक या अधिक ब्लॉक होते हैं जो एक साथ चिपके होते हैं। ज्यादातर यह एक सिलेंडर सेक्टर के आकार में होता है, और आधारों के स्थान पर यह गोलाकार सतहों द्वारा सीमित होता है। लेंस कितने प्रकार के होते हैं? उनका क्या उपयोग है?

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1. लेंस क्या है?

लेंस आमतौर पर कांच का बना होता है, लेकिन हमेशा नहीं। यह पारदर्शी है, जिस सामग्री से इसे बनाया गया है उसका प्रकाश अपवर्तन सूचकांक उस माध्यम से भिन्न है जिसमें यह स्थित है। अधिक सटीक रूप से, यहाँ बिंदु लेंस के सामने तरंग के प्रवेश करने के बाद अपनी दिशा बदलने के लिए है।

लेंस की बात करें तो, हम न केवल प्रकाश के साथ काम कर रहे हैं, इसलिए हमें तरंग अपवर्तन की सार्वभौमिक अवधारणा का उपयोग करना चाहिए, प्रकाश का नहीं; ध्वनि तरंगों को अपवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किए गए ध्वनिक लेंस भी हो सकते हैं।

आमतौर पर, अपनी शिक्षा के दौरान, हम कांच के लेंस के बारे में सीखते हैं, लेकिन वे ठोस, तरल या गैसीय पिंडों से बने हो सकते हैं।

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2. लेंस के प्रकार

लेंस को उनकी फोकस करने की क्षमता के अनुसार विभाजित किया जाता है। इस मानदंड के अनुसार, हम लेंस को अलग कर सकते हैं:

  • ध्यान केंद्रित करना;
  • विचलित करने वाला

लेंस को वर्गीकृत करने का एक अन्य मानदंड उनका डिज़ाइन है। इस विभाजन में, हम लेंस भेद करते हैं:

  • सिंगल (जैसे चश्मे में चश्मा);
  • जटिल (जैसे प्रकाशस्तंभों में प्रयुक्त फ्रेस्नेल लेंस)।

हालांकि, लेंस का सबसे आम विभाजन उनके आकार के अनुसार होता है। इस मानदंड के अनुसार, हम लेंस को अलग करते हैं:

  • उभयलिंगी;
  • उभयलिंगी;
  • फ्लैट - उत्तल;
  • फ्लैट - अवतल;
  • उत्तल अवतल।

3. लेंस के गुण

प्रत्येक लेंस में एक बिंदु होता है जिसे फोकल बिंदु और ऑप्टिकल अक्ष कहा जाता है। यह गोलाकार सतहों द्वारा सीमित है जो गोलाकार खंड हैं, और गोले के केंद्र एक सीधी रेखा को परिभाषित करते हैं जो लेंस का ऑप्टिकल अक्ष है।

लेंस की फोकल लंबाई को F अक्षर से चिह्नित किया जाता है, यह लेंस के ऑप्टिकल अक्ष पर वह बिंदु है जहां तरंगों की दिशा या उनके विस्तार प्रतिच्छेद करते हैं।

गणित

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हम एक पतले लेंस का गणितीय विवरण सूत्र के साथ लिखते हैं:

1f = 1x + 1y = (n2n1−1) (1r1 + 1r2)

यह देखते हुए कि लेंस की धुरी और तरंगों की किरणों के बीच का कोण बड़ा नहीं है, और वह:

  • f लेंस से फोकस दूरी है;
  • n1 उस माध्यम का अपवर्तनांक है जिसमें लेंस स्थित है;
  • n2 लेंस का अपवर्तनांक है;
  • r1 और r2 लेंस की गोलाकार सतहों की त्रिज्याएँ हैं;
  • x लेंस से वस्तु की दूरी है;
  • y लेंस से छवि दूरी है।

गोलाकार सतहों की त्रिज्या के लिए, हम अवतल सतहों के लिए ऋणात्मक चिह्न और उत्तल सतहों के लिए धनात्मक चिह्न मानते हैं। तलीय r = और 1r = 1∞ = 0 के लिए।

लेंस से फोकल दूरी बिखरने वाले लेंस के लिए नकारात्मक है और लेंस पर ध्यान केंद्रित करने के लिए सकारात्मक है।

यह ध्यान देने योग्य है कि गणितीय विवरण एक पतला लेंस दिखाता है, जो सरल तरीके से वास्तविकता का प्रतिनिधित्व करता है।

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4. लेंस का प्रयोग

प्रकाश पुंज को आकार देने या छवि बनाने के लिए कई ऑप्टिकल उपकरणों में लेंस का उपयोग किया जाता है। उन्हें इसमें रखा गया है:

  • फिल्म कैमरे;
  • कैमरे;
  • लुनेट्स;
  • सूक्ष्मदर्शी;
  • दूरबीन;
  • आवर्धक;
  • औषधीय चश्मा;
  • नेत्र संपर्क लेंस;
  • स्पेक्ट्रोफोटोमीटर;
  • लेंटिकुलर प्रिंटिंग;
  • लाइट रेलरोड सेमाफोर।
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