लेंस: Difference between revisions
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[[टोरिक लेंस]] या गोलाकार-बेलनाकार लेंस में दो लंबकोणीय समतल में वक्रता के दो अलग-अलग त्रिज्या वाले सतह होते हैं। उनके पास अलग -अलग ध्रुववृत्त में अलग [[फोकल शक्ति|फोकस क्षमता]] है। यह अबिन्दुक (प्रकाशीय सिस्टम) लेंस बनाता है। उदाहरण चश्मा लेंस है जो किसी की आंख में दृष्टिवैषम्य को सही करने के लिए उपयोग किया जाता है। | [[टोरिक लेंस]] या गोलाकार-बेलनाकार लेंस में दो लंबकोणीय समतल में वक्रता के दो अलग-अलग त्रिज्या वाले सतह होते हैं। उनके पास अलग -अलग ध्रुववृत्त में अलग [[फोकल शक्ति|फोकस क्षमता]] है। यह अबिन्दुक (प्रकाशीय सिस्टम) लेंस बनाता है। उदाहरण चश्मा लेंस है जो किसी की आंख में दृष्टिवैषम्य को सही करने के लिए उपयोग किया जाता है। | ||
=== सरल लेंस के प्रकार | === सरल लेंस के प्रकार === | ||
[[File:Lenses en.svg|450px|right|लेंस के प्रकार]]लेंस को दो प्रकाशीय सतहों की वक्रता द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। लेंस | [[File:Lenses en.svg|450px|right|लेंस के प्रकार]]लेंस को दो प्रकाशीय सतहों की वक्रता द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। लेंस द्विउत्तल (या उभयोत्तल, या सिर्फ उत्तल) है यदि दोनों सतहें उत्तल हैं। यदि दोनों सतहों की वक्रता त्रिज्या समान है, तो लेंस समउत्तल होता है। दो अवतल सतहों वाला एक लेंस उभयातल (या सिर्फ अवतल) होता है।यदि सतहों में से एक समतल है, तो लेंस दूसरी सतह की वक्रता के आधार पर समतल-उत्तल या समतल-अवतल होता है। एक उत्तल और एक अवतल पार्श्व लेंस उत्तल-अवतल या मेनिस्कस होता है। यह इस प्रकार का लेंस है जो संशोधी लेंसों में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। | ||
यदि लेंस उभयोत्तल या समतल-उत्तल है, तो लेंस से होकर गुजरने वाली प्रकाश की एक संपार्श्विक किरण लेंस के पीछे एक स्थान (फोकस) में परिवर्तित हो जाती है। इस स्थिति में, लेंस को धनात्मक या अभिसारी लेंस कहते हैं। वायु में एक पतले लेंस के लिए, लेंस से स्थानीय की दूरी लेंस की फोकल लंबाई होती है, जिसे सामान्य रूप से आरेखों और समीकरणों में f द्वारा दर्शाया जाता है।विस्तारित गोलार्द्ध लेंस विशेष प्रकार का समतल-उत्तल लेंस है, जिसमें लेंस की घुमावदार सतह पूर्ण गोलार्ध है और लेंस वक्रता की त्रिज्या से बहुत अधिक सघन है। | |||
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यदि लेंस | यदि लेंस उभयातल या समतल-अवतल है, तो लेंस से होकर गुजरने वाली प्रकाश की एक संपार्श्विक किरण अपसारित (प्रसार) होती है; इस प्रकार लेंस को ऋणात्मक या अपसारी लेंस कहा जाता है। किरणपुंज, लेंस से गुजरने के बाद, लेंस के सामने अक्ष पर एक विशेष बिंदु से निकलती हुई प्रतीत होती है। वायु में एक पतले लेंस के लिए, इस बिंदु से लेंस की दूरी फोकल लम्बाई है, हालांकि यह अभिसारी लेंस की फोकल लम्बाई के संबंध में ऋणात्मक है। | ||
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उत्तल-अवतल (मेनिस्कस) लेंस दो सतहों की आपेक्षिक वक्रता के आधार पर या तो धनात्मक या ऋणात्मक हो सकते हैं। एक ऋणात्मक मेनिस्कस लेंस की एक निमज्जक अवतल सतह होती है (उत्तल सतह की तुलना में एक छोटी त्रिज्या के साथ) और परिधि की तुलना में केंद्र में पतली होती है। इसके विपरीत, एक धनात्मक मेनिस्कस (नवचन्द्रक) लेंस में एक तेज उत्तल सतह होती है (अवतल सतह की तुलना में एक छोटी त्रिज्या के साथ) और परिधि की तुलना में केंद्र में सघन होता है। | |||
उत्तल- | |||
=== लेंसमेकर का समीकरण === | समान वक्रता की दो सतहों वाले एक पूर्णता पतले लेंस में शून्य प्रकाशीय शक्ति होगी, जिसका अर्थ है कि यह न तो प्रकाश को अभिसरित करेगा और न ही अपसरित करेगा। हालांकि, सभी वास्तविक लेंसों में गैर-शून्य सघनता होती है, जो समान घुमावदार सतहों वाले वास्तविक लेंस को अल्प धनात्मक बनाती है। शून्य प्रकाशीय शक्ति प्राप्त करने के लिए, लेंस की सघनता के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए एक मेनिस्कस लेंस में अल्पअसमान वक्रता होनी चाहिए। | ||
[[File:Spherical Lens.gif|300px|thumb|right|alt=Simulation of the effect of lenses with different curvatures of the two facets on a collimated Gaussian beam। | गोलाकार लेंस के फोकस की स्थिति दो पहलुओं की वक्रता की | |||
=== लेंसमेकर का समीकरण === | |||
[[File:Spherical Lens.gif|300px|thumb|right|alt=Simulation of the effect of lenses with different curvatures of the two facets on a collimated Gaussian beam। | गोलाकार लेंस के फोकस की स्थिति दो पहलुओं की वक्रता की त्रिज्या पर निर्भर करती है।]]वायु में लेंस की फोकल लंबाई की गणना ''''लेंसमेकर के समीकरण'''<nowiki/>' से की जा सकती है:<ref>{{harvnb|Greivenkamp|2004|p=14}}<br />{{harvnb|Hecht|1987|loc= § 6.1}}</ref> | |||
:<math> \frac{1}{f} = (n-1) \left[ \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} + \frac{(n-1)d}{n R_1 R_2} \right],</math> | :<math> \frac{1}{f} = (n-1) \left[ \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} + \frac{(n-1)d}{n R_1 R_2} \right],</math> | ||
जहां पर | |||
:<math>f</math> लेंस की फोकल लंबाई है, | :<math>f</math> लेंस की फोकल लंबाई है, | ||
:<math>n</math> लेंस पदार्थ का [[अपवर्तक सूचकांक]] है, | :<math>n</math> लेंस पदार्थ का [[अपवर्तक सूचकांक]] है, | ||
:<math>R_1</math> लेंस की सतह के प्रकाश स्रोत के | :<math>R_1</math> लेंस की सतह के प्रकाश स्रोत के समीप वक्रता (चिन्ह के साथ, नीचे देखें) की त्रिज्या है, | ||
:<math>R_2</math> प्रकाश स्रोत से दूर लेंस की सतह की वक्रता की त्रिज्या है, और | :<math>R_2</math> प्रकाश स्रोत से दूर लेंस की सतह की वक्रता की त्रिज्या है, और | ||
:<math>d</math> लेंस की | :<math>d</math> लेंस की (दो सतह शीर्षों के बीच लेंस अक्ष के साथ दूरी) सघनता है। | ||
फोकस दूरी f अभिसारी लेंसों के लिए धनात्मक है, और अपसारी लेंसों के लिए ऋणात्मक है। फोकल लंबाई का व्युत्क्रम, 1/f, लेंस की प्रकाशीय शक्ति है।यदि फोकल लंबाई मीटर में है, यदि फोकल लम्बाई मीटर में है, तो यह डायोप्टर (प्रतिलोम मीटर) में प्रकाशीय शक्ति देता है। | |||
जब प्रकाश पीछे से सामने की ओर जाता है तो लेंस की फोकल लंबाई समान होती है जब प्रकाश आगे से पीछे की ओर जाता है। लेंस के अन्य गुण, जैसे विपथन दोनों दिशाओं में समान नहीं होते हैं। | |||
==== वक्रता ''R''<sub>1</sub> और ''R''<sub>2</sub> की त्रिज्याओं के लिए चिह्न परिपाटी ==== | |||
{{Main|वक्रता की त्रिज्या (प्रकाशिकी)}} | |||
लेंस की वक्रता की त्रिज्या के संकेत इंगित करते हैं कि क्या संबंधित सतह उत्तल या अवतल हैं। इसका प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग की जाने वाली चिह्न परिपाटी भिन्न होती है, लेकिन इस लेख में एक धनात्मक R इंगित करता है कि सतह का वक्रता केंद्र किरण संचरण की दिशा में आगे है (दाएं, संलग्न आरेखों में), जबकि ऋणात्मक R का अर्थ है कि किरणें सतह तक पहुंचती हैं वक्रता के केंद्र को पहले ही पारित कर चुके हैं। परिणामस्वरूप, बाहरी लेंस सतहों के लिए जैसा कि ऊपर आरेखित किया गया है, R1 > 0 और R2 < 0 उत्तल सतहों को इंगित करते हैं (एक धनात्मक लेंस में प्रकाश को अभिसरण करने के लिए उपयोग किया जाता है), जबकि R1 < 0 और R2 > 0 अवतल सतहों को इंगित करते हैं। वक्रता त्रिज्या के व्युत्क्रम को वक्रता कहते हैं। एक समतल सतह में शून्य वक्रता होती है, और इसकी वक्रता की त्रिज्या अनंत होती है। | |||
वक्रता | |||
==== पतला लेंस सन्निकटन ==== | ==== पतला लेंस सन्निकटन ==== | ||
यदि | यदि ''R''<sub>1</sub> और ''R''<sub>2</sub> की तुलना में d छोटा है, तो पतले लेंस का सन्निकटन किया जा सकता है। वायु में एक लेंस के लिए, f तब द्वारा दिया जाता है | ||
:<math>\frac{1}{f} \approx \left(n-1\right)\left[ \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} \right].</math>{{sfn|Hecht|1987|loc=§ 5.2.3}} | :<math>\frac{1}{f} \approx \left(n-1\right)\left[ \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} \right].</math>{{sfn|Hecht|1987|loc=§ 5.2.3}} | ||
== प्रतिबिम्बन गुण == | == प्रतिबिम्बन गुण == | ||
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हवा में | जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हवा में एक धनात्मक या अभिसारी लेंस लेंस अक्ष के साथ-साथ लेंस से दूरी f पर एक स्थान (फोकल बिंदु के रूप में जाना जाता है) के साथ संचरण करने वाले एक संमिलित किरणपुंज को केंद्रित करता है। इसके विपरीत, फोकल बिंदु पर रखा गया प्रकाश का एक बिंदु स्रोत लेंस द्वारा एक समांतर किरण में परिवर्तित हो जाता है। ये दो स्थितियों मे लेंस में छवि निर्माण के उदाहरण हैं। पूर्व स्थिति में, एक अनंत दूरी पर एक वस्तु (जैसा कि तंरगो के एक संमिलित किरण द्वारा दर्शाया गया है) लेंस के फोकल बिंदु पर एक छवि पर केंद्रित है। उत्तरार्द्ध में, लेंस से फोकल लंबाई की दूरी पर एक वस्तु अनंत पर प्रतिबिम्बित होती है। लेंस से f दूरी पर स्थित लेंस अक्ष के लंबवत तल को फोकल तल कहा जाता है। | ||
यदि | यदि वायु में नगण्य सघन (पतले लेंस) के लेंस के लिए वस्तु से लेंस और लेंस से छवि की दूरी क्रमशः ''S''<sub>1</sub> और ''S''<sub>2</sub> है, तो दूरियां पतले लेंस सूत्र द्वारा संबंधित हैं:<ref>{{cite web |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/lenseq.html |title=Thin Lens Equation |website=Hyperphysics |first=Carl R. |last=Nave |publisher=Georgia State University |access-date=March 17, 2015}}</ref><ref>{{cite web |url=http://dev.physicslab.org/Document.aspx?doctype=3&filename=GeometricOptics_ThinLensEquation.xml |title=Resource Lesson: Thin Lens Equation |website=PhysicsLab.org |first=Catharine H. |last=Colwell |access-date=March 17, 2015}}</ref><ref>{{cite web |url=http://www.physicsclassroom.com/class/refrn/Lesson-5/The-Mathematics-of-Lenses |title=The Mathematics of Lenses |website=The Physics Classroom |access-date=March 17, 2015}}</ref> | ||
:<math>\frac{1}{S_1} + \frac{1}{S_2} = \frac{1}{f}. </math> | :<math>\frac{1}{S_1} + \frac{1}{S_2} = \frac{1}{f}. </math> | ||
इसे न्यूटोनियन रूप में भी रखा जा सकता है: | इसे न्यूटोनियन रूप में भी रखा जा सकता है: | ||
:<math>x_1 x_2 = f^2,\!</math>{{sfn|Hecht|2002|p=120}} | :<math>x_1 x_2 = f^2,\!</math>{{sfn|Hecht|2002|p=120}} | ||
जहां पर <math>x_1 = S_1-f</math> और <math>x_2 = S_2-f</math> है। | |||
[[File:lens3.svg|thumb|center|500px|कैमरा लेंस दूर की वस्तु की वास्तविक छवि बनाता है।]]इसलिए, यदि | [[File:lens3.svg|thumb|center|500px|कैमरा लेंस दूर की वस्तु की वास्तविक छवि बनाता है।]]इसलिए, यदि कोई वस्तु f फोकस दूरी के एक धनात्मक लेंस से ''S''<sub>1</sub> > ''f'' की दूरी पर रखी जाती है, तो हम इस सूत्र के अनुसार एक छवि दूरी ''S''<sub>2</sub> ज्ञात करेंगे। यदि लेंस के विपरीत दिशा में ''S''<sub>2</sub> की दूरी पर एक स्क्रीन रखी जाती है, तो उस पर एक छवि बनती है। इस प्रकार की छवि, जिसे स्क्रीन या छवि संवेदक पर प्रक्षेपित किया जा सकता है, वास्तविक छवि के रूप में जानी जाती है। यह कैमरे का सिद्धांत है, और मानव आँख का भी, जिसमें रेटिना छवि संवेदक के रूप में कार्य करता है। | ||
कैमरे का | कैमरे का किरण बिन्दु समायोजन ''S''<sub>2</sub> को समायोजित करता है, क्योंकि इस सूत्र द्वारा आवश्यक छवि दूरी से अलग एक छवि दूरी का उपयोग करने से कैमरे से ''S''<sub>1</sub> की दूरी पर एक वस्तु के लिए एक विकेंद्रित (अस्पष्ट) छवि उत्पन्न होती है। दूसरे तरीके से कहें तो, ''S''<sub>2</sub> को संशोधित करने से वस्तुओं को एक अलग S1 पर सही फोकस में आने का कारण बनता है। | ||
[[File:lens3b.svg|thumb|right|350px|आवर्धक कांच के रूप में | [[File:lens3b.svg|thumb|right|350px|आवर्धक कांच के रूप में धनात्मक लेंस का उपयोग करके आभासी छवि निर्माण।<ref>There are always 3 "easy rays". For the third ray in this case, see [[:File:Lens3b third ray.svg]].</ref>]]कुछ स्थितियों में S<sub>2</sub> ऋणात्मक है, यह दर्शाता है कि छवि लेंस के विपरीत दिशा में बनती है जहां से उन किरणों पर विचार किया जा रहा है। चूंकि लेंस से निकलने वाली प्रकाश किरणें कभी भी ध्यान केंद्रित नहीं करती हैं, और वे किरणें भौतिक रूप से उस बिंदु पर सम्मिलित नहीं हैं जहां वे एक छवि बनाते हैं, इसे एक आभासी छवि कहा जाता है। वास्तविक छवियों के विपरीत, एक आभासी छवि को स्क्रीन पर प्रक्षेपित नहीं किया जा सकता है, लेकिन लेंस के माध्यम से देखने वाले एक पर्यवेक्षक को ऐसा प्रतीत होता है जैसे कि यह उस आभासी छवि के स्थान पर एक वास्तविक वस्तु थी। इसी तरह, यह बाद के लेंस को प्रतीत होता है जैसे कि यह उस स्थान पर एक वस्तु थी, ताकि दूसरा लेंस फिर से उस प्रकाश को एक वास्तविक छवि में ध्यान केंद्रित कर सके, S<sub>1</sub> फिर पहले लेंस के पीछे आभासी छवि स्थान से दूसरे लेंस तक मापा जा रहा है। आवर्धक कांच के माध्यम से देखने पर आंख वस्तुतः यही करती है। आवर्धक कांच आवर्धक कांच के पीछे एक (आवर्धित) आभासी छवि बनाता है, लेकिन रेटिना पर एक वास्तविक छवि बनाने के लिए उन किरणों को आंख के लेंस द्वारा पुनः चित्रित किया जाता है। | ||
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| image1 = lens4.svg | | image1 = lens4.svg | ||
| caption1 = | | caption1 = एक 'ऋणात्मक' लेंस एक आवर्धित आभासी छवि उत्पन्न करता है। | ||
| image2 = Barlow lens.svg | | image2 = Barlow lens.svg | ||
| caption2 = A [[ | | caption2 = A [[बार्लो लेंस]] (B) एक ''आभासी वस्तु'' (लाल किरण पथ का फोकस) को एक आवर्धित वास्तविक छवि (फोकस पर हरी किरणें) में पुन: प्रतिबिम्बित करता है | ||
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फोकल | फोकल लम्बाई f के एक धनात्मक लेंस का उपयोग करते हुए, एक आभासी छवि का परिणाम तब होता है जब ''S''<sub>1</sub> >> ''f'', इस प्रकार लेंस को एक आवर्धक कांच के रूप में ( इसके अतिरिक्त यदि ''S''<sub>1</sub> >> f कैमरे के लिए है) उपयोग किया जाता है। उपरोक्त सूत्र के अनुसार एक वास्तविक वस्तु (''S''<sub>1</sub> > 0) के साथ एक ऋणात्मक लेंस (f <0) का उपयोग केवल एक आभासी छवि (''S''<sub>2</sub> <0) का उत्पादन कर सकता है। वस्तु की दूरी ''S''<sub>1</sub> का ऋणात्मक होना भी संभव है, इस स्थिति में लेंस एक तथाकथित आभासी वस्तु को देखता है। यह तब होता है जब लेंस को उसकी वास्तविक छवि के स्थान से पहले एक अभिसारी किरणपुंज (पिछले लेंस द्वारा केंद्रित किया जा रहा है) में डाला जाता है। उस स्थिति में एक ऋणात्मक लेंस भी एक वास्तविक छवि प्रस्तुत कर सकता है, जैसा कि बारलो लेंस द्वारा किया जाता है। | ||
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| width2 = 250 | | width2 = 250 | ||
| image1 = Reflectionprojection.jpg | | image1 = Reflectionprojection.jpg | ||
| caption1 = | | caption1 = एक लैंप की वास्तविक छवि को एक स्क्रीन (प्रतिवर्त) पर प्रक्षेपित किया जाता है। द्विउत्तल लेंस की दोनों सतहों से लैंम्प के प्रतिबिंब दिखाई देते हैं। | ||
| image2 = Convex lens (magnifying glass) and upside-down image.jpg | | image2 = Convex lens (magnifying glass) and upside-down image.jpg | ||
| caption2 = | | caption2 = एक उत्तल लेंस (f ≪ S1) एक आवर्धक लेंस (f > S1) में दिखाई देने वाली सीधी, आभासी छवि के अतिरिक्त एक वास्तविक, उलटी छवि (जैसा कि एक टेलीस्कोप या दूरबीन के वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा बनाई गई छवि) बनाता है। स्क्रीन पर रखने पर यह वास्तविक छवि भी देखी जा सकती है। | ||
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पतले लेंस के लिए, | |||