Дволінзовий релей: зчеплення зображень
1 · Прогноз
Дві однакові збиральні лінзи розміщені так, що зображення першої лінзи стає предметом другої. Чи загальне системне збільшення просто множить індивідуальні збільшення двох лінз?
- Системне збільшення це сума індивідуальних збільшень.
- Так — системне збільшення це добуток індивідуальних збільшень кожної лінзи: M = m₁ × m₂.
- Системне збільшення не можна передбачити з індивідуальних збільшень лінз.
2 · Установка
- Відкрийте пресет compound-relay та натисніть «Скинути». Обидві лінзи мають f = 10 cm, розділені 40 cm.
- Увімкніть покази відстані до зображення першої лінзи та системного збільшення.
- Задайте відстань до предмета від лінзи 1 для кожного заміру та запишіть відстань до першого зображення і загальне системне збільшення.
3 · Збір даних
| Відстань до предмета від L1 (cm) | Відстань до зображення L1 (cm) | Системне збільшення M |
|---|---|---|
| 14.00 | ||
| 20.00 | ||
| 26.00 |
Побудуйте системне збільшення M (вісь y) проти відстані до предмета L1 (вісь x) для трьох замірів.
4 · Аналіз
- Для одного заміру обчисліть відстань до зображення L1 d_i1 з 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 10 cm), потім відстань до предмета L2 d_o2 = 40 − d_i1, потім відстань до зображення L2 d_i2 з 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm). Нарешті M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Порівняйте M з таблицею.
- Поясніть, чому дійсне зображення L1 стає дійсним ПРЕДМЕТОМ L2 — другій лінзі байдуже, що її «предмет» насправді зображення, утворене першою лінзою; вона просто зображує будь-які промені, що до неї досягають.
5 · Поглиблення
- Коли предмет сидить у точці 2f лінзи L1 (d_o1 = 20 cm, тож d_i1 = 20 cm теж), системне збільшення виходить точно 1 — кінцеве зображення того самого розміру та орієнтації, що й вихідний предмет, хоч воно пройшло крізь два окремих обернення. Поясніть, чому два обернення (по одному на лінзу) компенсуються, даючи еквівалентно пряму кінцеву орієнтацію… чи ні? Перевірте свій знак.
- Багатолінзові релейні системи, як ця, використовують в ендоскопах та перископах, щоб транспортувати зображення на відстань без втрати розміру чи чіткості. Поясніть, чому одна дуже довгофокусна лінза не могла б досягти того ж компактного релею.
Фізика цього експерименту
Збільшення складеної системи
Для будь-якого ланцюга зображувальних елементів загальне системне збільшення — це добуток індивідуальних збільшень кожного елемента: M = m₁ × m₂ × … Кожен елемент зображує будь-який предмет (реальний чи зображення попереднього елемента), який він фактично отримує.