Διοπτρική και Διοπτρική Ισχύς | Είναι σχέση με τη μεγεθυντική δύναμη

Διοπτρική ισχύς

Σε τι αναφέρεται το Diopter;

Η μονάδα μέτρησης της Οπτικής Ισχύος ενός καμπύλου καθρέφτη ή ενός φακού αναφέρεται ως Diopter (D). Η διοπτρική ισχύς δίδεται από το αντίστροφο του εστιακού μήκους της επιφάνειας του φακού ή του καθρέφτη (σε μέτρα), δηλαδή [1D = 1 m-1]. Για παράδειγμα, ένας φακός με εστιακό μήκος ½ μετρητές έχει οπτική ισχύ 2D. Ένα επίπεδο καθρέφτη ή ένα επίπεδο γυαλί έχει εστιακό μήκος ίσο με το άπειρο () και οπτική διοπτική ισχύ ίση με μηδέν. Επομένως, δεν μπορούν να συγκλίνουν ή να αποκλίνουν ακτίνες φωτός.

Σε τι αναφέρεται ο όρος Διοπτικά;

Ο όρος Dioptrics αναφέρεται στη μελέτη της διάθλασης του φωτός μέσω των φακών. Τα τηλεσκόπια που χρησιμοποιούν κυρτό φακό ονομάζονται συχνά «διοπτρικήτηλεσκόπια. Ο Alhazen, ο πατέρας της σύγχρονης οπτικής, πραγματοποίησε αρχικές μελέτες διοπτρικής.

Ποιος βρήκε τη σχέση μεταξύ οπτικής ισχύος και εστιακού μήκους;

Το 1866, ο Albrecht Nagel ήταν το πρώτο άτομο που πρότεινε οπτική ισχύ (το αμοιβαίο εστιακό μήκος) για την επισήμανση / αρίθμηση φακών. Αργότερα το 1872, ένας Γάλλος οφθαλμίατρος Ferdinand Monoyer επινόησε τον όρο διόπτρα για οπτική / διαθλαστική ισχύ που επηρεάζεται από τον όρο του Johannes Kepler διόπτρα.  Το διεθνές σύστημα της μονάδας δεν έχει συμπεριλάβει κανένα επίσημο σύμβολο για το Diopter. Ωστόσο, τα σύμβολα D or dpt χρησιμοποιούνται συνήθως. 

Γιατί προτιμάται η χρήση διοπτρικής ισχύος σε σχέση με το εστιακό μήκος στην εξίσωση του κατασκευαστή φακών;

Η εξίσωση του φακού

χρησιμοποιεί το αμοιβαίο εστιακό μήκος. Επομένως, χρησιμοποιώντας οπτική ισχύ, οι υπολογισμοί γίνονται απλοί και απλά προσθέτοντας τις δυνάμεις μπορεί να δώσει το κατά προσέγγιση εστιακό μήκος όταν το πάχος του φακού είναι αμελητέο. Για παράδειγμα, εάν ένας λεπτός φακός 1-διόπτρας τοποθετηθεί πολύ κοντά σε έναν λεπτό φακό 2-διοπτρών, τότε η ισχύς του προκύπτοντος φακού είναι περίπου 3-διοπτρία. 

Ποια είναι η οπτική διοπτρική δύναμη για ένα ανθρώπινο μάτι;

 Ένα μέσο ανθρώπινο χαλαρό μάτι έχει την οπτική δύναμη περίπου 60 διοπτρίες. Ο κρυσταλλικός φακός των ματιών αντιπροσωπεύει μόλις το 1/3 της συνολικής διαθλαστικής ισχύος (δηλαδή, περίπου 20 διοπτρίες). Ο κερατοειδής συνεισφέρει το υπόλοιπο 2/3 της διαθλαστικής ισχύος (δηλαδή, περίπου 40 διοπτρίες).  

Ένα ενδιαφέρον γεγονός για το ανθρώπινο μάτι είναι ότι μπορεί να ποικίλει / να ρυθμίσει την οπτική του ισχύ σε κάποιο βαθμό. Αυτή η ικανότητα ενός ανθρώπινου ματιού να αλλάξει την οπτική του δύναμη ονομάζεται το εύρος των καταλυμάτων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη συστολή και χαλάρωση του μύες της ακτινοβολίας ανάλογα με την ένταση / στρες του ματιού, το αντικείμενο που πρέπει να εστιαστεί και την ποσότητα φωτός που λαμβάνεται. Αυτή η ικανότητα, ωστόσο, εξασθενεί με την ηλικία. Μέχρι την ηλικία των 15 ετών, το ανθρώπινο μάτι μπορεί να φιλοξενήσει 11 έως 16 διοπτρίες που μειώνονται σε 10 διοπτρίες στα 25. Αυτό μειώνεται περαιτέρω σε 1 διόπτρα μετά την ηλικία των 60. 

Ποια είναι η φύση της διοπτρικής δύναμης των σφαιρικών φακών και καθρεφτών;

Οι κοίλοι φακοί συνδέονται με αρνητική οπτική διοπτική ισχύ, δηλαδή, αυτοί οι φακοί έχουν αποκλίνουσα ισχύ.

Κυρτός φακός Πηγή εικόνας: Χρήστης Fir0002 on el.wikipedia

Οι κυρτοί φακοί συνδέονται με θετική οπτική διοπτική ισχύ, δηλαδή, αυτοί οι φακοί έχουν συγκλίνουσα ισχύ.

διοπτρική δύναμη
Κυρτός φακός Πηγή εικόνας: Χρήστης Fir0002 CC BY-SA 3.0

Η ισχύς αυτών των φακών μετράται με τη χρήση φακομέτρου και η ισχύς του ματιού μετριέται με αυτοδιαθλαστικό. 

Οι κυρτοί καθρέπτες σχετίζονται με αρνητική οπτική ισχύ, δηλαδή, αυτοί οι καθρέπτες έχουν αποκλίνουσα ισχύ και χρησιμοποιούνται συνήθως ως καθρέπτες οπισθοπορείας στα οχήματα.

Οι κοίλοι καθρέπτες συνδέονται με θετική οπτική ισχύ, δηλαδή, αυτοί οι καθρέφτες έχουν συγκλίνουσα ισχύ και χρησιμοποιούνται συνήθως σε ξυρίσματα και τηλεσκόπια. 

Κοίλη καθρέφτη Πηγή εικόνας: AfroBrazilianΟδοντικός καθρέφτης 01CC BY-SA 3.0

Ποια είναι η σχέση μεταξύ της μεγεθυντικής ισχύος και της οπτικής διοπτρικής ισχύος;

Ένα απλό μεγεθυντικό φακό με μεγεθυντική ισχύ V σχετίζεται με την οπτική ισχύ φ του γυαλιού από 

V = 0.25μ x φ + 1

Αυτή η έκφραση δίνει την κατά προσέγγιση μεγέθυνση που παρατηρείται από ένα άτομο με φυσιολογική όραση όταν χρησιμοποιεί ένα μεγεθυντικό φακό για να δει ένα αντικείμενο.

Αυτό δείχνει ότι η μεγεθυντική ισχύς είναι άμεσα ανάλογη με την οπτική ισχύ. Ως εκ τούτου, με την αύξηση της μεγεθυντικής ισχύος, αυξάνεται επίσης η διοπτρική ισχύς. 

Ποια είναι η σχέση μεταξύ οπτικής διοπτρικής ισχύος και καμπυλότητας;

Η καμπυλότητα ενός φακού μπορεί να μετρηθεί σε διόπτρες ως το αντίστροφο της ακτίνας του φακού (σε μέτρα). Για παράδειγμα, εάν ένας σφαιρικός φακός έχει ακτίνα 1/5 μέτρου, τότε η καμπυλότητά του είναι 5 διόπτρες. 

Αφήστε το C να είναι η καμπυλότητα μιας από τις επιφάνειες ενός φακού και το n να είναι ο δείκτης διάθλασης του φακού. Στη συνέχεια, η οπτική ισχύς του φακού δίνεται από 

φ = (n - 1) Γ 

Αυτό δείχνει ότι η οπτική ισχύς είναι ευθέως ανάλογη με την καμπυλότητα ενός φακού. Όσο μεγαλύτερη είναι η καμπυλότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη. Όταν ένας φακός έχει καμπύλες επιφάνειες και στις δύο πλευρές, τότε οι καμπυλότητές τους μπορούν να θεωρηθούν θετικές για τον φακό και να προστεθούν. Αυτό μπορεί να ακολουθηθεί μόνο όταν το πάχος του φακού είναι πολύ μικρότερο από την ακτίνα καμπυλότητας. Στην περίπτωση ενός καθρέφτη, η οπτική ισχύς δίνεται από φ = 2C (όπου C είναι η καμπυλότητα της ανακλώσας πλευράς.)

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το φακόμετρο επισκεφθείτε https://lambdageeks.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/ & για επίσκεψη autorefractor https://lambdageeks.com/autorefractor/

Σχετικά με το Sanchari Chakraborty

Είμαι πρόθυμος μαθητευόμενος, επί του παρόντος επενδύω στον τομέα της Εφαρμοσμένης Οπτικής και της Φωτονικής. Είμαι επίσης ενεργό μέλος του SPIE (Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής) και του OSI (Optical Society of India). Τα άρθρα μου έχουν ως στόχο να φέρουν στο φως ποιοτικά επιστημονικά ερευνητικά θέματα με απλό αλλά ενημερωτικό τρόπο. Η επιστήμη εξελίσσεται από αμνημονεύτων χρόνων. Γι 'αυτό, προσπαθώ να αξιοποιήσω την εξέλιξη και να το παρουσιάσω στους αναγνώστες.

Ας συνδεθούμε μέσω https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Lambda Geeks