Мнимое изображение
Опти́ческое изображе́ние - картина, получаемая в результате прохождения через оптическую систему световых лучей, распространяющихся от объекта, и воспроизводящая его контуры и детали.
На практике часто меняют масштаб изображения предметов и проецируют его на какую-либо поверхность.
Как телескопы позволяют нам видеть до сих пор в космосе?
Все, что вам нужно знать о том, как работают телескопы.
Почему твой глаз так плохо видит, что он видит далеко
Человеческие глаза могут видеть большие расстояния. На самом деле галактику Андромеды можно увидеть невооруженным глазом и на расстоянии 5 миллионов световых лет. Но даже массивная галактика, как и Андромеда, кажется нам крошечной точкой на небе.Имеет смысл, что по мере того, как объект уходит дальше, становится все труднее увидеть. Но почему это происходит, помогает нам понять, насколько важны телескопы в изучении Вселенной. По мере того, как объект убирается дальше, его свет будет доходить до вашего глаза. Изображение занимает меньше места на сетчатке, делая изображение меньше. Это затрудняет просмотр деталей изображения.
Соответствие объекту достигается, когда каждая его точка изображается точкой, хотя бы приблизительно. При этом различают два случая: действительное изображение и мнимое изображение.
- Действительное изображение создаётся, когда после всех отражений и преломлений лучи, вышедшие из одной точки предмета, собираются в одну точку.
Действительное изображение нельзя видеть непосредственно, но можно увидеть его проекцию, просто поставив рассеивающий экран. Действительное создаётся такими оптическими системами, как объектив (например, кинопроектора или фотоаппарата) или одна положительная линза .
Большие линзы дают нам больший образ?
Чтобы сделать отдаленный объект ярче и крупнее, нам нужно больше глаза, чтобы собрать больше света. С большим количеством света мы можем создать более яркое изображение, тогда мы можем увеличить изображение, чтобы оно занимало больше места на нашей сетчатке.
Большая линза в телескопе собирает гораздо больший свет, чем ваш глаз, от удаленного объекта и фокусирует свет до точки внутри телескопа. Меньшая линза принимает яркий свет от фокальной точки и увеличивает его, так что он использует больше вашей сетчатки.
- Мнимое изображение - такое, которое можно видеть глазом. При этом каждой точке предмета соответствует выходящий из оптической системы пучок лучей, которые, если бы продолжить их обратно прямыми линиями, сошлись бы в одной точке; возникает видимость, что пучок выходит именно оттуда. Мнимое изображение создаётся такими оптическими системами, как бинокль , микроскоп , отрицательная или положительная линза (лупа), а также плоское зеркало.
Во всякой реальной оптической системе неизбежно присутствуют аберрации , в результате чего лучи (или их продолжения) не сходятся идеально в одной точке, и кроме того, максимально близко сходятся не совсем там, где нужно. Изображение получается несколько размытым и геометрически не полностью подобным предмету; возможны и другие дефекты.
Способность телескопа собирать свет зависит от размера объектива, который используется для сбора и фокусировки света из узкой области неба. Глазная часть увеличивает свет, собранный объективом, так как увеличительное стекло увеличивает слова на странице. Но производительность телескопа почти полностью зависит от размера объектива, иногда называемого апертурой.
В чем большая проблема с преломлением телескопов?
Если вы когда-либо видели изгиб света сквозь призму, вы, вероятно, имеете представление о том, где проблема заключается в преломляющем телескопе, это объектив. Когда свет проходит сквозь стекло, он замедляется, поэтому он изгибается. Линзы имеют форму, идеально подходящую для изгибания света определенными способами. Но количество изгибов света зависит от длины волны или цвета света.
Пучок лучей, который расходится из одной точки или сходится в ней, называется гомоцентрическим. Ему соответствует сферическая световая волна. Задача большинства оптических систем -- преобразовывать расходящиеся гомоцентрические пучки в гомоцентрические же, тем самым создавая мнимое или действительное изображение, чаще всего, в другом масштабе по отношению к предмету.
Белый свет представляет собой смесь всех цветов, от красного до фиолетового. Красный свет изгибает наименьшее, а фиолетовый свет больше изгибается. Когда белый свет проходит через объектив, разные цвета сгибаются под разными углами и фокусируются в несколько разных точках. Различные цветные изображения смещены, создавая размытое изображение с краями цвета вдоль границ, которые отделяют темные и яркие части.
Может ли телескопы с зеркалами исправлять проблему?
Отражающие телескопы увеличивают отдаленные объекты по тому же принципу: больше света собирается и фокусируется на точку, и это увеличивается, так что оно заполняет ваше поле зрения. Но вместо использования объектива изогнутое зеркало собирает свет и отражает его в фокусе. Поскольку свет не проходит через зеркало, он не сгибает разные цвета в разных количествах, как это делает преломляющая линза.
Стигматическое изображение (от др.-греч. στίγμα - укол, рубец) - оптическое изображение, каждая точка которого соответствует одной точке изображаемого оптической системой объекта.
Стигматическое изображение не обязательно геометрически подобно изображаемому объекту, но если оно подобно, такое изображение называется идеальным. Это возможно лишь при условии, что в оптической системе отсутствуют или устранены все аберрации , и что возможно пренебречь волновыми свойствами света . Оптическую систему, которая создаёт идеальное изображение, называют идеальной оптической системой. Идеальными можно приближённо считать центрированные системы, в которых изображение получается с помощью монохроматических и параксиальных пучков света.
Небольшое зеркало помещается на пути света от основного зеркала, чтобы отразить изображение по направлению к окуляру. Вторичное зеркало должно быть очень маленьким, чтобы оно не блокировало свет от удаленного объекта по мере его перемещения в основное зеркало.
Радиотелескоп как большие отражающие телескопы?
Еще одно преимущество использования зеркал вместо объективов заключается в том, что большие зеркала легче и дешевле, чем большие линзы. Отражающие телескопы могут быть намного большими и, следовательно, глубже погружаться в космос. Радиоволны не просто для прослушивания ваших любимых песен, они встречаются естественным образом во всей Вселенной. На самом деле это особый тип света, который люди не могут видеть. Их можно найти, исходя из облаков газа, где рождаются звезды, а также центров галактик.
Примечания
Литература
- Физическая энциклопедия, Т. II. М., «Советская энциклопедия», 1990. (Статья «Изображение оптическое».)
- Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. - М.: «Наука», Изд. фирма «Физ.-мат. лит.», 1996.
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. М., «Наука», 1985.
- Волосов Д.С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Многие сильные источники радиоволн невидимы в нормальном свете, поэтому просмотр радиоволн показывает совершенно другую картину нашей вселенной. Радиоволны также лучше перемещаются на большие расстояния, чем более короткие длины волн, поэтому мы можем получать более четкие сигналы от очень отдаленных объектов в радио, чем мы можем при нормальном освещении.
Большое блюдо действует как первичное зеркало в отражающем телескопе, но оно должно быть намного больше, чтобы отражать волны с длинной длиной волны. Они отражаются до меньшего зеркала, которое отражает образы обратно на приемник. Затем информация от получателя обрабатывается компьютерами для создания цветных изображений, которые мы можем видеть.
Смотреть что такое "Мнимое изображение" в других словарях:
- Случай 4: объект находится в фокусе.
- Случай 5: объект находится перед фокальной точкой.
- (см. ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ … Физическая энциклопедия
Большой Энциклопедический словарь
МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ - см … Большая политехническая энциклопедия
Зачем ставить телескоп в космос?
Проблема с телескопами на Земле заключается в том, что полученный свет должен проходить через нашу атмосферу. Это то, что заставляет звезды мерцать! Атмосфера также блокирует определенные виды света, включая рентгеновское излучение, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Этот эффект полезен для жизни на Земле, но чтобы увидеть эти виды света от звезд и галактик, нам нужно выходить за пределы нашей атмосферы.
Конвергентные линзы - отношения объектно-изображения
Вот почему телескоп Хаббла может принимать такие невероятные изображения далеких галактик, позволяя нам исследовать историю нашей вселенной. Преломление и модель луча света - Урок 5 - Формирование изображения линзами. Были построены диаграммы лучей, чтобы определить общее местоположение, размер, ориентацию и тип изображения, образованного двойными выпуклыми линзами. Возможно, вы заметили, что существует определенная связь между характеристиками изображения и местом, где объект помещается перед двойной выпуклой линзой.
См. Изображение оптическое. * * * МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ, см. Изображение оптическое (см. ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ) … Энциклопедический словарь
мнимое изображение - menamasis vaizdas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. apparent image; virtual image vok. scheinbares Bild, n; virtuelles Bild, n rus. мнимое изображение, n pranc. image virtuelle, f … Fizikos terminų žodynas
Цель этой части урока состоит в том, чтобы суммировать эти отношения объектно-изображения. Лучшим способом суммирования этого отношения является разделение возможных объектов на пять общих областей или точек.
В этом случае изображение уменьшается по размеру; другими словами, размеры изображения меньше размеров объекта. Если объект является человеком высотой в шесть футов, тогда изображение меньше шести футов в высоту. Ранее в подразделе 13 этот термин был введен; увеличение - это отношение высоты объекта к высоте изображения. В этом случае увеличение представляет собой число с абсолютным значением, меньшим, чем, наконец, изображение является реальным изображением. Световые лучи фактически сходятся в местоположении изображения.
Предмета (воспринимается глазом как предмет) образуется пересечениями геометрических продолжений световых лучей, прошедших через оптическую систему, в направлениях, обратных действительному ходу этих лучей. Подробнее см. Изображение… … Большая советская энциклопедия
См. Изображение оптическое …
ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ, изображение объекта при помощи оптического прибора. Действительное изображение формируется совокупностью точек, в которых сходятся лучи света, прошедшие через оптический прибор. Через точки, образующие мнимое изображение,… … Научно-технический энциклопедический словарь
Если лист бумаги был помещен в местоположение изображения, фактическая копия или подобие объекта будут отображаться на листе бумаги. В этом случае изображение будет инвертировано. Размеры изображения равны размерам объекта. У человека с шестифутовым ростом будет изображение высотой шесть футов; абсолютное значение увеличения точно. Наконец, изображение является реальным изображением.
Таким образом, изображение объекта можно проецировать на лист бумаги. Размеры изображения больше размеров объекта. У человека с шестифутовым ростом будет изображение размером более шести футов. Абсолютное значение увеличения больше, чем, наконец, изображение является реальным изображением. Когда объект находится в фокальной точке, изображение не формируется. Как обсуждалось, преломленные лучи ни сходятся, ни расходятся. После преломления световые лучи движутся параллельно друг другу и не могут создать изображение.
Изображение объекта, получаемое в результате действия оптич. системы на световые лучи, испускаемые или отражаемые объектом. И.о. воспроизводит контуры и детали объекта с нек рыми искажениями (аберрациями оптич. систем). Различают действит. и… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Оптическое изображение картина, получаемая в результате прохождения через оптическую систему световых лучей, распространяющихся от объекта, и воспроизводящая его контуры и детали. На практике часто меняют масштаб изображения предметов и… … Википедия
Когда объект находится в месте перед фокальной точкой, изображение всегда будет находиться где-то на той же стороне объектива, что и объект. Изображение находится за объектом. В этом случае изображение будет Если объект находится справа вверху, то изображение также будет иметь правую сторону вверх. В этом случае изображение будет увеличено, другими словами, размеры изображения больше, чем размеры объекта У человека с шестифутовым ростом будет изображение размером более шести футов. Увеличение больше, чем, наконец, изображение - это виртуальное изображение.
Правила хода лучей в тонких линзах, сформулированные в предыдущем разделе, приводят нас к важнейшему утверждению.
Теорема об изображении. Если перед линзой находится светящаяся точка S, то после преломления в линзе все лучи7 (или их продолжения) пересекаются в одной точке S0 .
Точка S0 называется изображением точки S.
Если в точке S0 пересекаются сами преломлённые лучи, то изображение называется действительным. Оно может быть получено на экране, так как в точке S0 концентрируется энергия световых лучей.
Лучи света расходятся при преломлении, поэтому местоположение изображения можно найти только путем расширения преломленных лучей назад на стороне объекта объектив. Точкой их пересечения является местоположение виртуального изображения. Казалось бы, любой наблюдатель, как будто свет от объекта расходился с этого места.
Любая попытка проецировать такое изображение на лист бумаги потерпит неудачу, поскольку свет фактически не проходит через местоположение изображения. Из приведенных выше описаний можно отметить, что существует связь между расстоянием объекта и размером объекта, а также расстоянием изображения и размером изображения. Исходя из большого значения, когда расстояние объекта уменьшается, расстояние изображения увеличивается; Между тем высота изображения увеличивается. Поскольку расстояние до объекта приближается к одному фокусному расстоянию, расстояние между изображениями и высота изображения приближаются к бесконечности.
Если же в точке S0 пересекаются не сами преломлённые лучи, а их продолжения (так бывает, когда преломлённые лучи расходятся после линзы), то изображение называется мнимым. Его нельзя получить на экране, поскольку в точке S0 не сосредоточено никакой энергии. Мнимое изображение, напомним, возникает благодаря особенности нашего мозга достраивать расходящиеся лучи до их мнимого пересечения и видеть в этом пересечении светящуюся точку. Мнимое изображение существует лишь в нашем сознании.
Наконец, когда расстояние до объекта равно точно одному фокусному расстоянию, изображения нет. Затем изменение расстояния до значений менее одного фокусного расстояния создает изображения, которые вертикальны, виртуальны и расположены на одной стороне объектива в качестве объекта. Наконец, если расстояние до объекта приближается к 0, расстояние изображения приближается к 0, а высота изображения в конечном итоге становится равной высоте объекта. Эти рисунки изображены на диаграмме ниже.
Восемь разных объектов размещены красным цветом и обозначены цифрой; соответствующие местоположения изображения рисуются синим цветом и помечены одинаковым числом. 
Зачем просто читать об этом и когда вы можете взаимодействовать с ним? Взаимодействуйте - это именно то, что вы делаете, когда используете один из Интерактивных упражнений в физическом классе. Вы можете найти это в разделе «Интерактивные физики» нашего сайта. Отражение и модель луча света - Урок 2 - Формирование изображения в плоских зеркалах.
Теорема об изображении служит основой построения изображений в тонких линзах. Мы докажем эту теорему как для собирающей, так и для рассеивающей линзы.
4.6.1 Собирающая линза: действительное изображение точки
Сперва рассмотрим собирающую линзу. Пусть a расстояние от точки S до линзы, f фокусное расстояние линзы. Имеются два принципиально разных случая: a > f и a < f (а также промежуточный случай a = f). Мы разберём эти случаи поочерёдно; в каждом из них мы обсудим свойства изображений точечного источника и протяжённого объекта.
Первый случай: a > f. Точечный источник света S расположен дальше от линзы, чем левая фокальная плоскость (рис. 4.39 ).
Рис. 4.39. Случай a > f: действительное изображение точки S |
|||
Луч SO, идущий через оптический центр, не преломляется. Мы возьмём произвольный луч SX, построим точку S0 , в которой преломлённый луч пересекается с лучом SO, а затем покажем, что положение точки S0 не зависит от выбора луча SX (иными словами, точка S0
7 Напомним ещё раз, что это касается не вообще всех лучей, а только параксиальных, то есть образующих малые углы с главной оптической осью. В предыдущем разделе мы договорились, что рассматриваем только параксиальные лучи. Лишь для них работают наши правила хода лучей сквозь тонкие линзы.
является одной и той же для всевозможных лучей SX). Тем самым окажется, что все лучи, исходящие из точки S, после преломления в линзе пересекаются в точке S0 , и теорема об изображении будет доказана для рассматриваемого случая a > f.
Точку S0 мы найдём, построив дальнейший ход луча SX. Делать это мы умеем: параллельно лучу SX проводим побочную оптическую ось OP до пересечения с фокальной плоскостью в
побочном фокусе P , после чего проводим преломлённый луч XP до пересечения с лучом SO в точке S0 .
Теперь будем искать расстояние b от точки S0 до линзы. Мы покажем, что это расстояние выражается только через a и f, т. е. определяется лишь положением источника и свойствами линзы, и не зависит тем самым от конкретного луча SX.
Опустим перпендикуляры SA и S0 A0 на главную оптическую ось. Проведём также SK параллельно главной оптической оси, т. е. перпендикулярно линзе. Получим три пары подобных треугольников:
SAO S0 A0 O; | |
SXS0 OP S0 ; | |
В результате имеем следующую цепочку равенств (номер формулы над знаком равенства указывает, из какой пары подобных треугольников данное равенство получено).
AO (4.6 ) SO | (4.7 )SX | (4.8 )SK | |||||||||||||||||
Но AO = SK = a, OA0 = b, OF = f, так что соотношение (4.9 ) переписывается в виде:
Как видим, оно и в самом деле не зависит от выбора луча SX. Следовательно, любой луч SX после преломления в линзе пройдёт через построенную нами точку S0 , и эта точка будет действительным изображением источника S.
Теорема об изображении в данном случае доказана.
Практическая важность теоремы об изображении состоит вот в чём. Коль скоро все лучи источника S пересекаются после линзы в одной точке его изображении S0 то для построения изображения достаточно взять два наиболее удобных луча. Какие именно?
Если источник S не лежит на главной оптической оси, то в качестве удобных лучей годятся следующие:
луч, идущий через оптический центр линзы он не преломляется;
луч, параллельный главной оптической оси после преломления он идёт через фокус. Построение изображения с помощью этих лучей показано на рис. 4.40 .
Рис. 4.40. Построение изображения точки S, не лежащей на главной оптической оси |
|||
Если же точка S лежит на главной оптической оси, то удобный луч остаётся лишь один идущий вдоль главной оптической оси. В качестве второго луча приходится брать ¾неудобный¿ (рис. 4.41 ).
Рис. 4.41. Построение изображения точки S, лежащей на главной оптической оси
Посмотрим ещё раз на выражение (4.10 ). Его можно записать в несколько ином виде, более
симпатичном и запоминающемся. Перенесём сначала единицу влево: | ||||||||||||||
Теперь разделим обе части этого равенства на a: | ||||||||||||||
Соотношение (4.12 ) называется формулой тонкой линзы (или просто формулой линзы). Пока что формула линзы получена для случая собирающей линзы и для a > f. В дальнейшем мы выведем модификации этой формулы для остальных случаев.
Теперь вернёмся к соотношению (4.11 ). Его важность не исчерпывается тем, что оно доказывает теорему об изображении. Мы видим также, что b не зависит от расстояния SA (рис.4.39 ,4.40 ) между источником S и главной оптической осью!
Это означает, что какую бы точку M отрезка SA мы ни взяли, её изображение будет находиться на одном и том же расстоянии b от линзы. Оно будет лежать на отрезке S0 A0 а именно, на пересечении отрезка S0 A0 с лучом MO, который пойдёт сквозь линзу без преломления. В частности, изображением точки A будет точка A0 .
Тем самым мы установили важный факт: изображением отрезка SA служит отрезок S0 A0 . Отныне исходный отрезок, изображение которого нас интересует, мы называем предметом и обозначаем на рисунках красной стрелочкой. Направление стрелки нам понадобится для того, чтобы следить прямым или перевёрнутым получается изображение.
4.6.2 Собирающая линза: действительное изображение предмета
Перейдём к рассмотрению изображений предметов. Напомним, что пока мы находимся в рамках случая a > f. Здесь можно выделить три характерных ситуации.
1. f < a < 2f. Изображение предмета является действительным, перевёрнутым, увеличенным (рис. 4.42 ; двойной фокус обозначен 2F). Из формулы линзы следует, что в этом случае будет b > 2f (почему?).
Рис. 4.42. f < a < 2f: изображение действительное, перевёрнутое, увеличенное |
|||||
Такая ситуация реализуется, например, в диапроекторах и киноаппаратах эти оптические приборы дают на экране увеличенное изображение того, что находится на плёнке. Если вам доводилось показывать слайды, то вы знаете, что слайд нужно вставлять в проектор перевёрнутым чтобы изображение на экране выглядело правильно, а не получилось вверх ногами.
Отношение размера изображения к размеру предмета называется линейным увеличением линзы и обозначается (это заглавная греческая ¾гамма¿):
A 0 B 0 :AB
Из подобия треугольников ABO и A0 B0 O получим:
Формула (4.13 ) применяется во многих задачах, где фигурирует линейное увеличение линзы.
2. a = 2f. Из формулы (4.11 ) находим, что и b = 2f. Линейное увеличение линзы согласно (4.13 ) равно единице, т. е. размер изображения равен размеру предмета (рис.4.43 ).
Рис. 4.43. a = 2f: размер изображения равен размеру предмета |
||||
