بيت استشارات عدسة فريسنل لوقوف السيارات - بديل اقتصادي لأجهزة استشعار وقوف السيارات وكاميرا الرؤية الخلفية؟ بصريات. عدسة. عدسة فريسنل. جهاز عرض LCD محلي الصنع للمسرح المنزلي مبدأ تشغيل عدسة فريسنل

عدسة فريسنل لوقوف السيارات - بديل اقتصادي لأجهزة استشعار وقوف السيارات وكاميرا الرؤية الخلفية؟ بصريات. عدسة. عدسة فريسنل. جهاز عرض LCD محلي الصنع للمسرح المنزلي مبدأ تشغيل عدسة فريسنل

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

سان بطرسبرج

الجامعة الوطنية للبحوث

تكنولوجيا المعلومات والميكانيكا والبصريات

مقال

"عدسات فرينل وحسابها ونمذجتها وتطبيقها"

مكتمل:

طالب غرام. 4251

إليزوف أندريه

مقدمة

1. عدسات فريسنل

2. حساب عدسات فريسنل

3. نمذجة وتطبيق عدسات فريسنل

خاتمة

قائمة الأدب المستخدم

مقدمة

أحد مبدعي النظرية الموجية للضوء، ولد الفيزيائي الفرنسي المتميز أوغسطين جان فريسنل في بلدة صغيرة بالقرب من باريس عام 1788. نشأ كصبي مريض.

اعتبره المعلمون غبيًا: في سن الثامنة لم يكن يعرف القراءة وبالكاد يتذكر الدرس. ومع ذلك، في المدرسة الثانوية، أظهر فريسنل قدرات ملحوظة في الرياضيات، وخاصة الهندسة. بعد حصوله على تعليم هندسي، شارك منذ عام 1809 في تصميم وبناء الطرق والجسور في مختلف مناطق البلاد.

ومع ذلك، كانت اهتماماته وقدراته أوسع بكثير من الأنشطة الهندسية البسيطة في برية المقاطعة. أراد فريسنل أن يدرس العلوم؛ كان مهتمًا بشكل خاص بالبصريات، التي بدأت أسسها النظرية في التبلور للتو. قام بدراسة سلوك أشعة الضوء التي تمر عبر الثقوب الضيقة، وتلتف حول الخيوط الرفيعة وحواف الصفائح.

من خلال شرح ميزات الصور الناتجة، أنشأ فريسنل في 1818-1819 نظريته حول التداخل البصري والحيود - وهي ظواهر تنشأ بسبب الطبيعة الموجية للضوء.

إحدى الحقائق المثيرة للاهتمام من التاريخ تتعلق بفريسنل.

في بداية القرن التاسع عشر، قررت الدول البحرية الأوروبية أن تعمل بشكل مشترك على تحسين المنارات - وهي أهم أجهزة الملاحة في ذلك الوقت.

وفي فرنسا، تم إنشاء لجنة خاصة لهذا الغرض، ودعي فريسنل للعمل عليها نظرا لخبرته الهندسية الغنية ومعرفته العميقة بالبصريات. ويجب أن يكون ضوء المنارة مرئيا من مسافة بعيدة، فيرفع فانوس المنارة إلى برج مرتفع. ومن أجل تجميع ضوءه إلى أشعة، يجب وضع المصباح اليدوي إما في بؤرة مرآة مقعرة أو عدسة مجمعة، وتكون كبيرة جدًا. المرآة بالطبع يمكن صنعها بأي حجم، لكنها تعطي شعاعًا واحدًا فقط، ويجب أن يكون ضوء المنارة مرئيًا من كل مكان. لذلك، في بعض الأحيان تم وضع عشرات ونصف المرايا على المنارات مع وجود فانوس منفصل في بؤرة كل مرآة. يمكن تركيب عدة عدسات حول فانوس واحد، لكن جعلها بالحجم المطلوب -الكبير- يكاد يكون مستحيلاً. سيكون لزجاج العدسة الضخمة حتما عدم تجانس، وسوف يفقد شكله تحت تأثير جاذبيته، وبسبب التسخين غير المتكافئ قد ينفجر.

كانت هناك حاجة إلى أفكار جديدة، واتخذت اللجنة، بدعوة فريسنل، الاختيار الصحيح: في عام 1819، اقترح تصميم عدسة مركبة، خالية من جميع العيوب المتأصلة في العدسة التقليدية. ربما كان فريسنل يفكر بهذه الطريقة. يمكن اعتبار العدسة بمثابة مجموعة من المنشورات التي تكسر أشعة الضوء المتوازية - وتحرفها بزوايا بحيث تتقارب بعد الانكسار عند النقطة البؤرية. هذا يعني أنه بدلاً من عدسة واحدة كبيرة، يمكنك تجميع هيكل على شكل حلقات رفيعة من موشورات فردية ذات مقطع عرضي مثلثي.

لم يحسب فريسنل شكل ملفات تعريف الحلقة فحسب، بل قام أيضًا بتطوير التكنولوجيا وأشرف على عملية إنشائها بأكملها، وغالبًا ما يؤدي واجبات عامل بسيط (تبين أن المرؤوسين كانوا عديمي الخبرة للغاية). وأسفرت جهوده عن نتائج باهرة. كتب فريسنل إلى الأصدقاء: "لقد فاجأ سطوع الضوء الناتج عن الجهاز الجديد البحارة". وحتى البريطانيون - المنافسون القدامى للفرنسيين في البحر - اعترفوا بأن تصميمات المنارات الفرنسية كانت الأفضل.

دخل أوغسطين فريسنل تاريخ العلوم والتكنولوجيا ليس فقط بفضل اختراع عدسته.

أكدت أبحاثه والنظرية التي تم إنشاؤها على أساسها أخيرًا الطبيعة الموجية للضوء وحلت المشكلة الأكثر أهمية في الفيزياء في ذلك الوقت - فقد وجدوا سبب الانتشار المستقيم للضوء.

شكل عمل فريسنل أساس البصريات الحديثة. على طول الطريق، تنبأ وشرح العديد من الظواهر البصرية المتناقضة، والتي، مع ذلك، من السهل التحقق منها حتى الآن.

1. عدسات فريسنل

عدسة فريسنل هي عدسة مركبة معقدة. وهي لا تتكون من قطعة واحدة من الزجاج المصقول ذات أسطح كروية أو غيرها (مثل العدسات التقليدية)، ولكنها تتكون من حلقات منفصلة متحدة المركز ذات سماكة صغيرة متجاورة مع بعضها البعض، والتي يكون لها في المقطع العرضي شكل منشور ذو شكل خاص. مقترح من أوغسطين فريسنل.

يضمن هذا التصميم أن تكون عدسة فريسنل رفيعة (وبالتالي خفيفة الوزن) حتى مع وجود فتحة زاوية كبيرة. تم إنشاء أقسام حلقات العدسة بحيث يكون الانحراف الكروي لعدسة فريسنل صغيرًا، وتظهر الأشعة القادمة من مصدر نقطي موضوع في بؤرة العدسة، بعد انكسارها في الحلقات، كشعاع متوازي تقريبًا ( في عدسات فريسنل الحلقية).

2. حساب عدسات فريسنل

تعد عدسة فريسنل واحدة من أولى الأجهزة التي يعتمد تشغيلها على المبدأ الفيزيائي لحيود الضوء.

لم يفقد هذا الجهاز أهميته العملية حتى يومنا هذا. ويرد الرسم التخطيطي العام للنموذج الفيزيائي الذي يعتمد عليه تشغيله في (الشكل 1).

أرز. 1 مخطط إنشاء مناطق فريسنل لنقطة مراقبة بعيدة بلا حدود (موجة مستوية)

لنفترض أنه عند النقطة O يوجد مصدر نقطي للإشعاع البصري ذو الطول الموجي l. وبطبيعة الحال، مثل أي مصدر نقطي، فإنه يصدر موجة كروية، تم تصوير مقدمة الموجة في الشكل بواسطة دائرة. دعونا نضبط الشرط لتغيير هذه الموجة إلى مستوى واحد، والذي سينتشر على طول المحور المنقط. تم توضيح عدة جبهات موجية لهذه الموجة المتغيرة، متخلفة عن بعضها البعض بمقدار لتر/2، في (الشكل 1). في البداية، نلاحظ أننا نفكر في موجة مستوية متغيرة من موجة كروية موجودة في الفضاء الحر. لذلك، وفقًا لمبدأ هيغنز-فريسنل، فإن "مصادر" موجة متغيرة معينة يمكن أن تكون فقط تذبذبات كهرومغناطيسية في التذبذبات الموجودة. وإذا كان ذلك لا يتناسب مع التوزيع المكاني لطور هذه التذبذبات، أي المقدمة الموجية (الكروية) للموجة الأصلية. دعونا نحاول تصحيح ذلك. دعنا نرشدك خلال كل شيء خطوة بخطوة.

الإجراء الأول: لاحظ أنه من وجهة نظر موجات هويجنز-فريسنل الثانوية (وهي كروية)، فإن الإزاحة المكانية لطول موجة كامل في أي اتجاه لا تغير طور المصادر الثانوية. ولذلك يمكننا أن نسمح لأنفسنا، على سبيل المثال، بـ "كسر" مقدمة الموجة للموجة الأصلية كما هو موضح في (الشكل 2).

أرز. 2 توزيع الطور المكافئ للبواعث الثانوية في الفضاء

وهكذا نكون قد "فككنا" مقدمة الموجة الكروية الأصلية إلى "أجزاء حلقية" رقم 1، 2... وهكذا. يتم تحديد حدود هذه الحلقات، التي تسمى مناطق فريسنل، من خلال تقاطع واجهة الموجة للموجة الأصلية مع سلسلة من واجهات الموجات "للموجة المسقطة" التي تم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 1/2. الصورة الناتجة هي بالفعل "أبسط" إلى حد كبير، وتمثل بواعث ثانوية مسطحة "خشنة" قليلاً (الأخضر والأحمر في الشكل 2)، والتي، مع ذلك، تلغي بعضها البعض بسبب الإزاحة المتبادلة لنصف الموجة المذكورة.

لذلك، نرى أن مناطق فرينل ذات الأرقام الفردية لا تساهم في إنجاز المهمة فحسب، بل إنها ضارة أيضًا. هناك طريقتان لمكافحة هذا.

الطريقة الأولى (سعة عدسة فريسنل). يمكنك ببساطة تغطية هذه المناطق الفردية بشكل هندسي بحلقات غير شفافة. وهذا ما يتم فعله في أنظمة التركيز كبيرة الحجم للمنارات البحرية. وبطبيعة الحال، قد لا يحقق هذا موازنة شعاع مثالية. يمكنك أن ترى أن الجزء المتبقي، الأخضر، من الباعثات الثانوية، أولاً، ليس مسطحًا تمامًا، وثانيًا، متقطع (مع انخفاضات صفرية بدلاً من مناطق فريسنل الفردية السابقة).

لذلك، فإن الجزء الموازاة بدقة من الإشعاع (وسعته ليس أكثر من مكون فورييه الصفري ثنائي الأبعاد للتوزيع المكاني لطور الباعثات الخضراء على طول واجهة موجة مسطحة مع إزاحة صفرية، انظر (الشكل 2)) سوف تكون مصحوبة بضوضاء واسعة الزاوية (جميع مكونات فورييه الأخرى باستثناء الصفر). لذلك، يكاد يكون من المستحيل استخدام عدسة فريسنل للتصوير - فقط لموازاة الإشعاع. ومع ذلك، فإن الجزء الموازي من الشعاع سيكون أكبر بكثير أقوى مما كانت عليه في حالة عدم وجود عدسة فريسنل، لأننا تخلصنا على الأقل من المساهمة السلبية في مكون فورييه الصفري من مناطق فريسنل الفردية.

الطريقة الثانية (عدسة فريسنل الطورية). من الممكن جعل الحلقات التي تغطي مناطق فريسنل الفردية شفافة، بسمك يتوافق مع إزاحة الطور الإضافية l/2. في هذه الحالة، ستتحول مقدمة الموجة للبواعث الثانوية "الحمراء" وتصبح "خضراء"، انظر الشكل 1. 3.

الشكل 3: موجة أمامية للبواعث الثانوية خلف عدسة طور فريسنل

في الواقع، عدسات فريسنل الطورية لها نسختان. الأول عبارة عن ركيزة مسطحة مع طبقات نصف موجة مترسبة في مناطق مناطق فريسنل الفردية (خيار أكثر تكلفة). والثاني عبارة عن جزء دوار ثلاثي الأبعاد (أو حتى ختم بوليمر يعتمد على مصفوفة مصنوعة مرة واحدة، مثل سجل الحاكي)، مصنوع على شكل "قاعدة مخروطية متدرجة" بخطوة نصف طول توغل الطور موجة.

وبالتالي، يمكن لعدسات فريسنل التعامل مع موازنة الحزم ذات الفتحة المستعرضة الكبيرة، بينما تكون في نفس الوقت أجزاء مسطحة ذات وزن منخفض وتعقيد تصنيع منخفض نسبيًا. عدسة زجاجية عادية للمنارة، تعادل في كفاءتها، تزن نصف طن وتكلف أقل بقليل من تكلفة عدسة التلسكوب الفلكي.

دعونا ننتقل الآن إلى سؤال ما الذي سيحدث عندما ينزاح مصدر الضوء على طول المحور بالنسبة إلى عدسة فريسنل، المصممة في الأصل لمضاهاة مصدر الإشعاع في الموضع O (الشكل 1). دعونا نتفق مقدمًا على تسمية المسافة الأولية من المصدر إلى العدسة (أي الانحناء الأولي لمقدمة الموجة على العدسة) بالبعد البؤري F عن طريق القياس مع العدسة التقليدية، انظر (الشكل 4).

أرز. 4 بناء صورة لمصدر نقطي باستخدام عدسة فريسنل

لذلك، لكي تستمر عدسة فريسنل في كونها عدسة فريسنل عندما يتم نقل المصدر من الموضع O إلى الموضع A، فمن الضروري أن تظل حدود مناطق فريسنل عليها كما هي. وهذه الحدود هي المسافات من المحور الذي تتقاطع عنده مقدمات الموجة الحادثة والأمواج "المسقطة". كانت للحادثة الأولية جبهة نصف قطرها انحناء F، وكانت الجبهة "المسقطة" مسطحة (باللون الأحمر في الشكل 4). وعلى مسافة h من المحور تتقاطع هذه الجبهات لتحدد حدود إحدى مناطق فريسنل،

حيث n هو رقم المنطقة التي تبدأ عند هذه المسافة من المحور.

عندما انتقل المصدر إلى النقطة A، زاد نصف قطر واجهة الموجة الساقطة وأصبح R1 (اللون الأزرق في الشكل). هذا يعني أننا بحاجة إلى التوصل إلى سطح واجهة موجة جديد، بحيث يتقاطع مع السطح الأزرق على نفس المسافة h من المحور، مما يعطي نفس MN على المحور نفسه. نحن نشك في أن مثل هذا السطح من واجهة الموجة المسقطة يمكن أن يكون كرة نصف قطرها R2 (اللون الأخضر في الشكل). دعونا نثبت ذلك.

يمكن حساب المسافة h بسهولة من الجزء "الأحمر" من الشكل:

نحن هنا نهمل المربع الصغير للطول الموجي مقارنة بمربع التركيز - وهو تقريب مشابه تمامًا للتقريب المكافئ في استخلاص صيغة العدسة الرقيقة المعتادة. ومن ناحية أخرى، نريد إيجاد حد جديد لمنطقة فريسنل n نتيجة تقاطع مقدمات الموجة الزرقاء والخضراء، لنسميها h1. بناءً على حقيقة أننا نطلب نفس طول القطعة MN:

أخيرًا، وبشرط h=h1، نحصل على:

هذه المعادلة هي نفس صيغة العدسة الرقيقة المعتادة. علاوة على ذلك، فهو لا يحتوي على الرقم n للحدود المعتبرة لمناطق فريسنل، وبالتالي فهو صالح لجميع مناطق فريسنل.

وهكذا، نرى أن عدسة فريسنل لا يمكنها فقط موازنة الحزم، بل يمكنها أيضًا إنشاء الصور. صحيح، عليك أن تضع في اعتبارك أن العدسة لا تزال متدرجة وليست مستمرة. ولذلك، فإن جودة الصورة سوف تتدهور بشكل ملحوظ بسبب اختلاط مكونات واجهة موجة فورييه الأعلى التي تمت مناقشتها في بداية هذا القسم.

أي أنه يمكن استخدام عدسة فريسنل لتركيز الإشعاع إلى نقطة معينة، ولكن ليس للتصوير الدقيق في الأجهزة المجهرية والتلسكوبية.

كل ما سبق ينطبق على الإشعاع أحادي اللون. ومع ذلك، يمكن إثبات أنه من خلال الاختيار الدقيق لأقطار الحلقات التي تمت مناقشتها، يمكن تحقيق جودة تركيز معقولة للضوء الطبيعي أيضًا.

3. نمذجة وتطبيق عدسات فريسنل

النمذجة

يمكن إجراء الحساب للعدسات ذات الشكل المربع من حيث المخطط ونوعين من أجهزة الاستقبال (RE): مستديرة ومربعة. تتضمن معلمات تصميم العدسة المحددة من قبل المستخدم ما يلي:

· حجم الجانب.

· البعد البؤري؛

· الملعب الشخصي (ثابت)؛

· سمك الطبقة الداعمة.

يتم إجراء جميع الحسابات لظروف إضاءة العدسة بالإشعاع الشمسي مع الطيف الذي يحدده المستخدم في شكل جدول (بدلاً من الطيف الشمسي، يمكنك استخدام طيف مصدر آخر، على سبيل المثال، جهاز محاكاة الإشعاع الشمسي). يمكن إجراء الحسابات لكل من العدسات المزودة بزجاج واقي وبدونه.

تتم محاكاة تدفق الإشعاع الساقط بواسطة عدد كبير من حزم الأشعة المخروطية ذات الزاوية الصلبة المقابلة للحجم الزاوي الظاهري للشمس.

يتم وضع الحزم على سطح الإدخال للزجاج (أو العدسة، إذا لم يكن هناك زجاج) بشكل عشوائي وفقًا لقانون التوزيع الموحد. يتم تحديد الزاوية بين محور الشعاع المخروطي للأشعة الشمسية والمحور البصري للعدسة من خلال الدقة المحددة لتوجيه نظام التركيز نحو الشمس.

ومن خلال كل عنصر محدود من فتحة المدخلات، يتم تتبع مسار 1280 شعاعًا، وهو ما يتوافق مع 64 نقطة على قرص الشمس و20 طولًا موجيًا من طيفها الإشعاعي لكل نقطة على القرص.

يبلغ إجمالي عدد الأشعة المتتبعة أكثر من 2 مليون (مع إمكانية زيادتها إلى 3.2 مليون مع انخفاض طفيف في سرعة الحساب)، مما يسمح للمرء أن يأخذ في الاعتبار بشكل صحيح ميزات طيف مصدر الإشعاع، والهندسة لأسنان شكل العدسة ومحاكاة انحرافها اللوني (الشكل 5).

أرز. 5 رسم تخطيطي لمرور أشعة الضوء عبر الأسطح الانكسارية لعدسة فرينل.

يتم تنفيذ النمذجة على مرحلتين:

· في المرحلة الأولى، باستخدام إجراء التحسين، يتم تحديد ملف تعريف العدسة (والمصفوفة) الذي يسمح بتقليل التأثير السلبي للانحراف اللوني على قدرة التركيز لنظام استقبال العدسة (الخلية) بكفاءتها المحددة.

· في المرحلة الثانية، بالنسبة للعدسة ذات المظهر الجانبي الأمثل، من خلال تحديد حجم وشكل العنصر الشمسي الموجود في المستوى البؤري لعدسة فريسنل، وزاوية سوء التوجيه، من الممكن تحديد مدى تأثير هذه المعلمات على التركيز معامل والكفاءة البصرية لنظام الخلايا الشمسية العدسة.

مكثف الإشعاع الشمسي على أساس عدسات فريسنل

تم تصميم هذا الجهاز لتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية. يُعرف مكثف الإشعاع الشمسي، ويتكون من عاكس مكافئ أسطواني أساسي، وعاكس مكافئ ثانوي متحد البؤر، ومجموعة من المنشورات الانكسارية المثلثة التي تحلل الإشعاع الشمسي إلى طيف.

يدخل الإشعاع الشمسي، بعد الانعكاس من المكثف الثانوي، على شكل تدفق شبه موازي إلى منشورات مثلثة، حيث يتحلل إلى طيف.

يتم تركيب الخلايا الشمسية (SCs) ذات الحساسية الطيفية غير المتجانسة في الأجزاء المقابلة من الطيف، مما يزيد من كفاءة تحويل طاقة الإشعاع الشمسي عن طريق مطابقة الحساسية الطيفية للخلايا الشمسية مع الإشعاع الموجود في الطيف.

طلب

ومع ذلك، هناك بالفعل تجربة إيجابية في بناء مثل هذه الأنظمة البصرية. قد يكون الاتجاه الواعد هو بناء تلسكوبات فضائية يبلغ قطرها عشرات ومئات الأمتار، باستخدام عدسات فريسنل المبنية على أغشية رقيقة.

ويستخدم على نطاق واسع في أجهزة الإضاءة، وخاصة الأجهزة المحمولة، لتقليل الوزن وتكاليف النقل.

تُستخدم عدسات فريسنل في أنظمة التركيز كبيرة الحجم للمنارات البحرية، وفي أجهزة تلفزيون العرض، وأجهزة العرض العلوية (أجهزة العرض العلوية)،

عدسات فريسنل في المنارات، ومضات الصور، وأضواء الملاحة، وإشارات المرور، وإشارات المرور بعدسات السكك الحديدية، وأضواء الإشارة وسيارات الركاب.

لقد تبين أن العدسة المكبرة المسطحة للغاية وخفيفة الوزن، وهي عبارة عن شريحة رقيقة من البلاستيك مصبوبة على شكل عدسة فريسنل، هي عدسة مكبرة مناسبة للأشخاص ضعاف البصر الذين يتعين عليهم قراءة النص بخط صغير. نظرًا لسمكها الصغير، يتم استخدام هذه العدسة المكبرة كإشارة مرجعية ومسطرة.

تُستخدم عدسات فريسنل الصوتية (في الواقع ليست عدسات، ولكن لوحات منطقة فريسنل الصوتية) لتشكيل مجال صوتي في الصوتيات. مصنوعة من مواد ممتصة للصوت.

فيلم بلاستيكي على شكل عدسة فريسنل، يتم تطبيقه على النافذة الخلفية للسيارة، مما يقلل من النقطة العمياء (غير المرئية) خلف السيارة عند النظر إليها من خلال مرآة الرؤية الخلفية.

يعتبر استخدام عدسات فريسنل كمكثف للطاقة الشمسية للخلايا الشمسية حاليًا أمرًا واعدًا، مما يجعل من الممكن زيادة كفاءة الخلايا الشمسية إلى 44.7%.

تُستخدم عدسات فريسنل في أجهزة استشعار الحركة بالأشعة تحت الحمراء (البيرومترية) لأجهزة الإنذار الأمنية وفي هوائيات العدسات.

خاتمة

في هذا المقال، قمنا بدراسة القضايا الرئيسية المتعلقة بعدسات فريسنل، ووصفنا حساب العدسات، وحددنا كيفية حدوث النمذجة أثناء العمليات الحسابية، وحددنا مجالات تطبيق عدسات فريسنل.

شعاع ضوء عدسة فريسنل

قائمة الأدب المستخدم

1. http://www.nkj.ru/archive/articles/15766/ (رابط لمقال من أرشيف مجلة "العلم والحياة")

2. http://technoexan.ru/products/photovoltaika/cat7.php

3. آر. ليوتز، أ. سوزوكي، عدسات فريسنل غير التصويرية: تصميم وأداء المكثفات الشمسية (2001)، سبرينغر

4. لاندسبيرج جي.إس. بصريات. درس تعليمي. الطبعة السادسة. (2003)

5. سيفوخين د. دورة الفيزياء العامة. البصريات - م: ناوكا، 1985.

6. لاندسبيرج جي.إس. البصريات - م: ناوكا، 1976.

7. الفيزياء. القاموس الموسوعي الكبير.- م: الموسوعة الروسية الكبرى، 1999.- ص 90، 460.

تم النشر على موقع Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

إن دراسة توزيع شدة الضوء على الشاشة للحصول على معلومات حول خصائص موجة الضوء هي مهمة دراسة حيود الضوء. مبدأ هيجنز فريسنل. طريقة منطقة فريسنل، زيادة شدة الضوء باستخدام لوحة المنطقة.

تمت إضافة العرض بتاريخ 18/04/2013

انحراف الأشعة بواسطة المنشور. العدسات وعناصرها وخصائصها. تداخل الضوء وشروط التداخل القصوى والدنيا. الحصول على عوارض متماسكة. حيود الضوء وبناء مناطق فريسنل. استقطاب الضوء أثناء الانعكاس والانكسار.

الملخص، تمت إضافته في 12/02/2016

أنواع المجمعات الشمسية: المسطحة والفراغية والهواء. تصميماتها ومبدأ التشغيل والمزايا والعيوب والتطبيق. بناء جامع منزلي. أبراج الطاقة الشمسية. المكثفات المكافئة الأسطوانية والمكافئة. عدسات فريسنل.

الملخص، تمت إضافته في 18/03/2015

مبدأ هيجنز-فريسنل واتجاهات تطبيقه العملي. طريقة منطقة فريسنل: المحتوى والأهمية. الخصائص المحددة والمبرر المنطقي للحيود عن أبسط العوائق وفي الأشعة المتوازية (فراونهوفر) على الشبكات المكانية.

تمت إضافة العرض بتاريخ 03/07/2016

حل مشكلة الحيود للرنان المفتوح بطريقة التقريبات المتعاقبة مع انتقالات موجية متعددة عبر الرنان. تكامل فريسنل-كيرشوف وتحديد اعتماد مستوى خسائر الحيود لأنماط المرآة على رقم فريسنل.

تمت إضافة العرض بتاريخ 19/02/2014

جوهر ظاهرة حيود الضوء وأنواعه. مبدأ هيجنز فريسنل. خصائص مبدأ التدخل. طريقة منطقة فريسنل وميزات تطبيقها. أنماط الحيود لأعداد مختلفة من الشقوق. الحد الأقصى للتداخل هو بقعة بواسون.

تمت إضافة العرض بتاريخ 05/01/2016

مبدأ هيجنز فريسنل. طريقة منطقة فريسنل. حيود فرينل من فتحة مستديرة، عند حافة الشاشة، من شق فراونهوفر. صريف الحيود كجهاز طيفي ومبدأ تشغيله ونطاق تطبيقه. مفهوم ومحتوى التصوير المجسم ومعناه.

تمت إضافة العرض في 16/11/2012

النظر في الحيود - انحراف أشعة الضوء عن الانتشار المستقيم عند المرور عبر الشقوق الضيقة أو الثقوب الصغيرة أو عند الانحناء حول عوائق صغيرة. الخصائص الموجية للضوء. مبدأ هيجنز-فريسنل. هيكل صريف الحيود.

تمت إضافة العرض بتاريخ 08/04/2014

مراجعة حيود الأشعة المتقاربة (فريسنل). قواعد حيود موجات الضوء بواسطة ثقب دائري وقرص. مخطط حيود فراونهوفر. دراسة توزيع شدة الضوء على الشاشة. تحديد المعلمات المميزة لنمط الحيود.

تمت إضافة العرض بتاريخ 24/09/2013

من سمات مبدأ هويجنز: كل نقطة على السطح تصلها موجة ضوئية هي مصدر ثانوي لموجات الضوء. أفكار فريسنل حول تماسك وتداخل الموجات الأولية. قانون الانعكاس وقانون الانكسار في الصورة.

وهو عبارة عن هيكل من حلقات متحدة المركز متجاورة، اخترعه الفيزيائي أوغستين فريسنل. تم استخدام عدسة بهذا الشكل في الأصل في أنظمة الإضاءة وشاشات العرض التلفزيونية وهوائيات العدسات وأجهزة استشعار الحركة وما إلى ذلك. ويعد هذا أحد الأجهزة الأولى التي تعتمد على مبدأ حيود الضوء. توجد اليوم عدسة فريسنل للقراءة والهوايات والاستخدامات المنزلية الأخرى. حتى أن هناك خيارات جيب مناسبة لأخذها معك.

إذا كنت مهتمًا بالبصريات المكبرة، فمن المحتمل أن تكون مهتمًا بعدسة فريسنل. يمكنك شرائه منا في موسكو. نحن نقدم أسعار منخفضة ومنتجات عالية الجودة فقط. لتقديم طلب، ما عليك سوى إضافة العنصر إلى سلة التسوق الخاصة بك. إذا كانت لديك أي أسئلة، يرجى الاتصال بمستشارينا عبر الهاتف.

عدسة فريسنل كروماتيك "مسطرة" مرنة، فن. 23149ac204

عدسة مرنة ثنائية البؤرة مع علامات مقياس ملائمة على طول الحواف. تكبير العدسة الرئيسية 3x، والعدسة الإضافية 6x. الحجم – 19 × 6.5 سم لون المقبض – أزرق، أبيض، أحمر، وردي، أخضر (حدد عند الشراء).

102.00 روبية هندية

ما هي عدسة فريسنل؟

وبسبب الانحراف الكروي الصغير، تظهر أشعة الضوء المنكسرة كشعاع واحد متوازي تقريبًا. وهذا يعني أنه يمكن تخيل العدسة على أنها مجموعة من الحلقات الرفيعة من المنشورات الفردية ذات المقطع العرضي الثلاثي، والتي تنكسر الأشعة المتوازية وتحرفها بزاوية بحيث تتقارب بعد الانكسار عند نقطة محورية واحدة.

لا توجد عدسة متقاربة أو إيجابية فحسب، بل توجد أيضًا عدسة متباعدة (سلبية). في أخاديد المنشور الدائري السالب مصنوعة من شكل مختلف. نظرًا للبعد البؤري القصير، يكون مجال الرؤية واسعًا، وفي شكل مصغر، يمكن أن تناسب مساحة الصورة أكبر بمقدار 2-3 مرات مما يمكن تغطيته بالعين المجردة.

تاريخ الخلق

في بداية القرن التاسع عشر، تم تجميع لجنة في فرنسا، وكانت مهمتها تحسين تصميم المنارات. وكانت المنارة في ذلك الوقت أداة ملاحية لا غنى عنها، ولذلك اهتمت الدول البحرية الأوروبية بتحسينها.

لكي يكون ضوء المنارة مرئيًا على مسافة كبيرة، لا يجب وضع الفانوس على برج عالٍ فحسب، بل يجب أيضًا تجميع ضوءه في أشعة. وللقيام بذلك، تم وضع الضوء على بؤرة مرآة مقعرة أو عدسة متقاربة كبيرة، ولكن كان لهذه الأساليب عدد من العيوب. وبمساعدة المرآة يتم الحصول على شعاع واحد فقط، وبما أن الضوء يجب أن يكون مرئياً في كل مكان، كان من الضروري تركيب العديد من المرايا مع فوانيس منفصلة في كل منها. إذا تجاهلت خيار المرايا، فيمكنك تثبيت عدة عدسات حول فانوس واحد، ويجب أن يكون حجمها مثيرًا للإعجاب. يمكن للعدسة الضخمة أن تفقد شكلها ببساطة أو تنفجر بسبب الحرارة، وهناك أيضًا احتمال كبير لعدم تجانس المواد.

لحل هذه المشكلة بأناقة، تمت دعوة الفيزيائي الفرنسي المتميز أوغست جان فريسنل إلى اللجنة. في عام 1819، اقترح عدسة مركبة تخلصت من عيوب العدسة التقليدية: فهي عبارة عن تصميم خفيف الوزن على شكل حلقات رفيعة من منشورات فردية ذات مقطع عرضي مثلثي. لم يحسب فريسنل الشكل المثالي فحسب. لقد قام بتطوير تقنية الإنشاء، وأشرف على الإنتاج، وفي بعض الأحيان كان يعمل هو نفسه كعامل. وكانت النتيجة رائعة، وقد أثار سطوع الضوء الناتج إعجاب البحارة. لذلك أصبحت المنارات الفرنسية هي الأفضل، والتي تم الاعتراف بها حتى من قبل المنافسين البحريين منذ فترة طويلة - البريطانيين.

تطبيق الجهاز

لا يزال الجهاز غير المسبوق، الذي تم إنشاؤه منذ ما يقرب من 200 عام، ذا صلة حتى يومنا هذا. يتم استخدامه ليس فقط في المنارات، ولكن أيضًا لتصنيع المصابيح الأمامية، وأضواء الإشارة، وأجزاء جهاز العرض، وإشارات المرور. وزنها المنخفض يسمح بدمجها كجزء من تركيبات الإضاءة المحمولة.

هناك العديد من المتغيرات لهذا الاختراع المذهل المخصص للاستخدام المنزلي. على سبيل المثال، عدسة قراءة فريسنل مصنوعة من البلاستيك الشفاف خفيف الوزن مع أخاديد دائرية غير مرئية تقريبًا. تأتي هذه الأجهزة بجميع الأشكال ويمكن ثني الكثير منها.

تحظى عدسة فريسنل لوقوف السيارات بشعبية كبيرة، حيث يتم استخدامها بدلاً من مرآة الرؤية الخلفية البانورامية في السيارة. كطبقة رقيقة، يتم تطبيقها على النافذة الخلفية وبالتالي توفر زاوية رؤية واسعة، مما يقلل من النقطة العمياء البصرية. ويتم ذلك بغرض السلامة وسهولة ركن السيارة في الاتجاه المعاكس والتحكم في المقطورة أو السحب.

يمكن استخدام وجوه المنشور المغطاة بطبقة مرآة من الألومنيوم في تلسكوبات الأشعة السينية. يتم إنتاج هذه المرايا والعدسات بنشاط كبير: على سبيل المثال، يمكن تصنيعها من البلاستيك المرن لمسافة كيلومترات تقريبًا ثم استخدامها لأفكار التصميم.

تأتي عدسة فريسنل في إصدارات منضدية وأخرى ذات إضاءة خلفية، على غرار أي أجهزة مكبرة أخرى للاستخدام المنزلي. من المفيد تكبير صغير (2-2.5 مرة) لصورة التفاصيل الصغيرة أثناء ممارسة الحرف اليدوية أو الهوايات.

يستخدم العديد من المسافرين أيضًا عدسة فريسنل. السعر والوزن متواضعان جدًا، لذا يمكنك دائمًا اصطحاب مثل هذا الجهاز معك. لماذا هو مطلوب عند السفر؟ يمكن لهذه العدسة تجميع ضوء الشمس في بقعة صغيرة يمكن أن تشعل النار من المواد الجافة - الورق والألواح. يقوم بعض السائحين ذوي الخبرة بتكييفه لتسخين كميات صغيرة من الماء في الحقل.

أحد مبدعي النظرية الموجية للضوء، ولد الفيزيائي الفرنسي المتميز أوغسطين جان فريسنل في بلدة صغيرة بالقرب من باريس عام 1788. نشأ كصبي مريض. اعتبره المعلمون غبيًا: في سن الثامنة لم يكن يعرف القراءة وبالكاد يتذكر الدرس. ومع ذلك، في المدرسة الثانوية، أظهر فريسنل قدرات ملحوظة في الرياضيات، وخاصة الهندسة. بعد حصوله على تعليم هندسي، شارك منذ عام 1809 في تصميم وبناء الطرق والجسور في مختلف مناطق البلاد. ومع ذلك، كانت اهتماماته وقدراته أوسع بكثير من الأنشطة الهندسية البسيطة في برية المقاطعة. أراد فريسنل أن يدرس العلوم؛ كان مهتمًا بشكل خاص بالبصريات، التي بدأت أسسها النظرية في التبلور للتو. قام بدراسة سلوك أشعة الضوء التي تمر عبر الثقوب الضيقة، وتلتف حول الخيوط الرفيعة وحواف الصفائح. من خلال شرح ميزات الصور الناتجة، أنشأ فريسنل في 1818-1819 نظريته حول التداخل البصري والحيود - وهي ظواهر تنشأ بسبب الطبيعة الموجية للضوء.

في بداية القرن التاسع عشر، قررت الدول البحرية الأوروبية أن تعمل بشكل مشترك على تحسين المنارات - وهي أهم أجهزة الملاحة في ذلك الوقت. وفي فرنسا، تم إنشاء لجنة خاصة لهذا الغرض، ودعي فريسنل للعمل عليها نظرا لخبرته الهندسية الغنية ومعرفته العميقة بالبصريات.

ويجب أن يكون ضوء المنارة مرئيا من مسافة بعيدة، فيرفع فانوس المنارة إلى برج مرتفع. ومن أجل تجميع ضوءه إلى أشعة، يجب وضع المصباح اليدوي إما في بؤرة مرآة مقعرة أو عدسة مجمعة، وتكون كبيرة جدًا. المرآة بالطبع يمكن صنعها بأي حجم، لكنها تعطي شعاعًا واحدًا فقط، ويجب أن يكون ضوء المنارة مرئيًا من كل مكان. لذلك، في بعض الأحيان تم وضع عشرات ونصف المرايا على المنارات مع وجود فانوس منفصل في بؤرة كل مرآة. يمكنك تركيب عدة عدسات حول فانوس واحد، لكن جعلها بالحجم المطلوب - الكبير - يكاد يكون مستحيلاً. سيكون لزجاج العدسة الضخمة حتما عدم تجانس، وسوف يفقد شكله تحت تأثير جاذبيته، وبسبب التسخين غير المتكافئ قد ينفجر.
كانت هناك حاجة إلى أفكار جديدة، واتخذت اللجنة، بدعوة فريسنل، الاختيار الصحيح: في عام 1819، اقترح تصميم عدسة مركبة، خالية من جميع العيوب المتأصلة في العدسة التقليدية. ربما كان فريسنل يفكر بهذه الطريقة. يمكن تخيل العدسة على أنها مجموعة من المنشورات التي تنكسر أشعة الضوء المتوازية - وتحرفها بزوايا بحيث تتقارب بعد الانكسار عند النقطة المحورية. هذا يعني أنه بدلاً من عدسة واحدة كبيرة، يمكنك تجميع هيكل على شكل حلقات رفيعة من موشورات فردية ذات مقطع عرضي مثلثي.

لقد مرت 190 عامًا منذ ذلك الحين، لكن التصميمات التي اقترحها فريسنل تظل أداة تقنية غير مسبوقة، وليس فقط للمنارات وعوامات الأنهار. حتى وقت قريب، تم تصنيع زجاج أضواء الإشارة المختلفة والمصابيح الأمامية للسيارات وإشارات المرور وأجزاء من أجهزة عرض المحاضرات على شكل عدسات فريسنل. ومؤخرًا ظهرت نظارات مكبرة على شكل مساطر مصنوعة من البلاستيك الشفاف مع أخاديد دائرية بالكاد يمكن ملاحظتها. كل أخدود من هذا القبيل عبارة عن منشور حلقي مصغر؛ ويشكلون جميعًا عدسة متقاربة يمكنها العمل كعدسة مكبرة لتكبير الجسم وكعدسة كاميرا لإنشاء صورة مقلوبة. مثل هذه العدسة قادرة على جمع ضوء الشمس في بقعة صغيرة وإشعال النار في لوح جاف، ناهيك عن قطعة من الورق (خاصة الأسود).

لا يمكن أن تكون عدسة فريسنل متقاربة (إيجابية) فحسب، بل متباعدة أيضًا (سلبية) - ولهذا تحتاج إلى عمل أخاديد المنشور الحلقي على قطعة من البلاستيك الشفاف ذات شكل مختلف. علاوة على ذلك، تتمتع عدسة فرينل السلبية ذات البعد البؤري القصير جدًا بمجال رؤية واسع، حيث يتم وضع قطعة من المناظر الطبيعية في شكل مخفض، أكبر مرتين إلى ثلاث مرات مما تغطيه العين المجردة. يتم استخدام لوحات العدسات "السالبة" هذه بدلاً من مرايا الرؤية الخلفية البانورامية في السيارات الكبيرة مثل الحافلات الصغيرة وعربات المحطة.

يمكن طلاء حواف المنشورات المصغرة بطبقة مرآة، على سبيل المثال، عن طريق رش الألومنيوم. ثم تتحول عدسة فريسنل إلى مرآة، محدبة أو مقعرة. يتم تصنيع هذه المرايا باستخدام تقنية النانو، وتستخدم في التلسكوبات العاملة في نطاق الأشعة السينية. ومن السهل جدًا تصنيع المرايا والعدسات للضوء المرئي المختومة بالبلاستيك المرن ورخيصة الثمن بحيث يتم إنتاجها حرفيًا بالكيلومتر على شكل شرائط لتزين النوافذ أو ستائر الحمام.
كانت هناك محاولات لاستخدام عدسات فريسنل لإنشاء عدسات مسطحة للكاميرات. لكن الصعوبات التقنية وقفت في طريق المصممين. يتحلل الضوء الأبيض الموجود في المنشور إلى طيف؛ ويحدث نفس الشيء في المنشورات المصغرة لعدسة فريسنل. ولذلك، فإنه يحتوي على عيب كبير - ما يسمى انحراف لوني. وبسبب ذلك، يظهر حدود قوس قزح على حواف صور الكائنات. في العدسات الجيدة، يتم التخلص من الهامش عن طريق تركيب عدسات إضافية. يمكن فعل الشيء نفسه باستخدام عدسة فريسنل، ولكن بعد ذلك لن يكون من الممكن استخدام عدسة مسطحة.

لا تركز عدسة مسطرة فرينل أشعة الشمس بشكل أسوأ، بل إنها أفضل (لأنها أكبر) من العدسة الزجاجية العادية. أشعة الشمس التي تجمعها تحترق على الفور من خلال لوح الصنوبر الجاف.

دخل أوغسطين فريسنل تاريخ العلوم والتكنولوجيا ليس فقط بفضل اختراع عدسته. أكدت أبحاثه والنظرية التي تم إنشاؤها على أساسها أخيرًا الطبيعة الموجية للضوء وحلت المشكلة الأكثر أهمية في الفيزياء في ذلك الوقت - فقد وجدوا سبب الانتشار المستقيم للضوء. شكل عمل فريسنل أساس البصريات الحديثة. على طول الطريق، تنبأ وشرح العديد من الظواهر البصرية المتناقضة، والتي، مع ذلك، من السهل التحقق منها حتى الآن.

تم حل النزاع طويل الأمد بين الباحثين حول طبيعة الضوء - سواء كان موجيًا أو جسيميًا - بشكل عام في نهاية القرن السابع عشر، عندما نشر كريستيان هويجنز أطروحته عن الضوء (1690). يعتقد هيغنز أن كل نقطة في الفضاء (في وصفه - الأثير) تمر من خلالها موجة ضوئية تصبح مصدرًا للموجات الثانوية. السطح المحيط بهم عبارة عن جبهة موجية منتشرة. لقد حل مبدأ هيجنز مشاكل انعكاس وانكسار الضوء، لكنه لم يتمكن من تفسير ظاهرة معروفة - انتشارها المستقيم. ومن المفارقة أن السبب في ذلك هو أن هيغنز لم يأخذ في الاعتبار الانحرافات عن الاستقامة - حيود الضوء (الانحناء حول العوائق) وتداخله (إضافة الموجات).

تم سد هذا النقص في 1818-1819 من قبل أوغسطين فريسنل، وهو مهندس بالتدريب وفيزيائي بالاهتمام. لقد استكمل مبدأ هويجنز بعملية تداخل الموجات الثانوية (التي قدمها هويجنز بشكل رسمي بحت، أي لتسهيل الحسابات، دون محتوى مادي). وبسبب إضافتها تظهر مقدمة الموجة الناتجة، وهو سطح حقيقي تكون للموجة عليه شدة ملحوظة.

وبما أن جميع الموجات الثانوية تتولد من نفس المصدر، فإن لها نفس المراحل، أي أنها متماسكة. اقترح فريسنل التقسيم العقلي لسطح الموجة الكروية القادمة من نقطة واحدة O إلى مناطق بهذا الحجم بحيث يكون الفرق في المسافات من حواف المناطق المجاورة إلى نقطة محددة F مساوياً لـ 2/2. ستصل الأشعة المنبعثة من المناطق المجاورة إلى النقطة F في الطور المضاد، وعند إضافتها، ستضعف بعضها البعض حتى تختفي تمامًا.

بعد أن عينت سعة تذبذبات موجة الضوء القادمة من المنطقة m كـ Sm، القيمة الإجمالية لسعة التذبذبات عند النقطة F

S = S0-S1+S2-S3+S4+...+سم=S0-(S1-S2)-(S3-S4)-...-(سم-1-سم)

بما أن S0>S1>S2>S3>S4... فإن التعبيرات الموجودة بين قوسين تكون موجبة وS أقل من S0. ولكن كم أقل؟ تظهر حسابات مجموع المتسلسلة المتناوبة التي أجراها الفيزيائي الأمريكي روبرت وود أن S=S0/2±Sm/2. وبما أن مساهمة المنطقة البعيدة صغيرة للغاية، فإن شدة الضوء من المناطق البعيدة، التي تصل إلى الطور المضاد، تقلل من تأثير المنطقة المركزية بمقدار النصف.
لذلك، إذا كانت المنطقة المركزية مغطاة بقرص صغير، فلن تتغير الإضاءة في مركز الظل: بسبب الحيود، سيصل الضوء من المناطق التالية إلى هناك. من خلال زيادة حجم القرص وتغطية المناطق التالية بالتتابع، يمكنك التأكد من بقاء نقطة مضيئة في وسط الظل. وقد تم إثبات ذلك نظرياً عام 1818 على يد سيمون دينيس بواسون واعتبره دليلاً على مغالطة نظرية فريسنل. إلا أن التجارب التي أجراها دومينيك أراجو وفرينل اكتشفت المكان. ومنذ ذلك الحين سميت ببقعة بواسون.

لكي تكون التجربة ناجحة، من الضروري أن تتطابق حواف القرص تمامًا مع حدود المناطق. لذلك، في الممارسة العملية، يتم استخدام كرة مصغرة من المحمل، لصقها على الزجاج.

مفارقة أخرى للخصائص الموجية للضوء. دعونا نضع شاشة بها ثقب صغير في مسار الشعاع. فإذا كان حجمها يساوي قطر منطقة فريسنل المركزية، فإن الإضاءة خلف الشاشة ستكون أكبر منها بدونها. أما إذا كان حجم الثقب يغطي المنطقة الثانية فإن الضوء الصادر منها سيأتي في طور مضاد، وعندما يضاف إلى الضوء القادم من المنطقة المركزية تلغي الموجات بعضها البعض. من خلال زيادة قطر الحفرة، يمكنك تقليل الإضاءة خلفها إلى الصفر!

لذا، فإن السعة الإجمالية للموجة الكروية بأكملها أقل من السعة الناتجة عن منطقة مركزية واحدة. وبما أن مساحة المنطقة المركزية أقل من 1 مم2، فقد تبين أن التدفق الضوئي يأتي على شكل شعاع ضيق جداً، أي في خط مستقيم. وهكذا، من وجهة نظر موجية، أوضحت نظرية فريسنل قانون الانتشار المستقيم للضوء.

من الأمثلة الجيدة التي توضح طريقة فريسنل هي تجربة لوحة المنطقة الخاصة به، والتي تعمل كعدسة تجميعية.

على ورقة كبيرة، ارسم سلسلة من الدوائر متحدة المركز ذات أنصاف أقطار تتناسب مع الجذور التربيعية للأعداد الطبيعية (1، 2، 3، 4...). في هذه الحالة، فإن مساحة جميع الحلقات الناتجة ستكون مساوية لمساحة الدائرة المركزية. دعونا نملأ الحلقات من خلال واحدة بالحبر، ولا يهم إذا تركنا المنطقة المركزية مضاءة أو جعلناها سوداء. لنقم بتصوير بنية الحلقة السوداء والبيضاء الناتجة بتصغير كبير. سوف تنتج السلبية لوحة منطقة فريسنل. يتم تحديد قطر منطقتها المركزية بالصيغة D=0.95√F، حيث  هو الطول الموجي للضوء، وF هو الطول البؤري للوحة العدسة. عند 0.64 = 0.64 ميكرومتر (الضوء الأحمر) و F = 1 م D ≈0.8 مم. إذا كانت المنطقة المركزية لهذه اللوحة موجهة إلى مصباح كهربائي ساطع، فستبدأ المنطقة بأكملها في التوهج مثل العدسة المتقاربة. عند دمجها مع عدسة عينية ضعيفة، تكون النتيجة تلسكوبًا قادرًا على إنتاج صورة واضحة لخيوط المصباح الكهربائي. ومن لوحتي المنطقة، يمكنك بناء تلسكوب وفقًا لمخطط غاليليو (العدسة عبارة عن لوحة ذات طول بؤري كبير، والعدسة صغيرة). فهو يعطي صورة مباشرة، مثل مناظير المسرح.

من كل ما سبق، يتضح كيف يمكن لثقب صغير أن يلعب دور العدسة، يسمى التضيق أو الثقب. وهو يتوافق مع المنطقة المركزية للوحة طور فريسنل. ولهذا السبب لا يوجد في التصغير أي انحرافات، باستثناء الانحرافات اللونية، لأن الأشعة تمر عبره دون تشويه.

تعطي الموجة الضوئية التي تمر عبر لوحة المنطقة سعة ناتجة S=S0+S2+S4+... - ضعف حجم الموجة الحرة: تعمل لوحة المنطقة كعدسة مجمعة. سيتم الحصول على تأثير أكبر إذا لم تقم بتأخير ضوء المناطق ذات الأرقام الزوجية، ولكن قم بتغيير مرحلتها إلى المرحلة المعاكسة. تزداد شدة الضوء أربعة أضعاف.

تم صنع مثل هذه اللوحة في عام 1898 على يد روبرت وود، وذلك من خلال تغطية الزجاج بطبقة من الورنيش وإزالتها من المناطق الفردية، بحيث يكون الفرق في مسار الأشعة فيها π/2. وضع اللوح الزجاجي المطلي بالورنيش على طاولة دوارة. القاطع - كان عبارة عن إبرة جرامافون - قطع طبقات من الورنيش، بالنسبة للمناطق الخارجية، كان تمرير الإبرة واحدًا كافيًا، وفي المناطق الداخلية تحركت الإبرة في دوامة ضيقة، مما أدى إلى إزالة العديد من الأخاديد المدمجة على التوالي. تم التحكم في قطر المناطق وعرضها باستخدام المجهر.

سيكون من المثير للاهتمام محاولة إنشاء مثل هذا السجل باستخدام قرص المشغل.

وأخيرا، هناك مفارقة أخرى للبصريات الموجية. كما سبق ذكره، لا يهم على الإطلاق ما إذا كانت المنطقة المركزية شفافة أم لا. وهذا يعني أن دور عدسة التصغير (أو الثقب) يمكن أن يلعب ليس فقط عن طريق ثقب صغير، ولكن أيضًا عن طريق كرة صغيرة، قطرها يساوي حجم منطقة فريسنل المركزية.

سيرجي ترانكوفسكي.
مجلة "العلم والحياة" العدد 5-2009.

عدسة فريسنل

إنشاء شعاع ضوئي متوازي بواسطة عدسة فريسنل (الموجودة في الوسط).

عدسة فريسنل- عدسة مركبة معقدة . وهي لا تتكون من قطعة واحدة من الزجاج المصقول ذات أسطح كروية أو غيرها (مثل العدسات التقليدية)، ولكنها تتكون من حلقات منفصلة متحدة المركز ذات سماكة صغيرة متجاورة مع بعضها البعض، والتي يكون لها في المقطع العرضي شكل منشور ذو شكل خاص. مقترح من أوغسطين فريسنل.

يضمن هذا التصميم أن تكون عدسة فريسنل ذات سماكة منخفضة (وبالتالي وزنها) حتى مع وجود فتحة زاوية كبيرة. يتم إنشاء أقسام حلقات العدسة بحيث يكون الانحراف الكروي لعدسة فريسنل صغيرًا، وتخرج الأشعة من مصدر نقطي موضوع في بؤرة العدسة بعد انكسارها في الحلقات تقريبًا شعاع متوازي(في عدسات فريسنل الدائرية).

عدسات فريسنل هي دائريو وَسَط. تقوم الحلقات بتوجيه تدفق الضوء في أي اتجاه. ترسل العدسات الحزامية الضوء من مصدر في جميع الاتجاهات في مستوى معين.

يمكن أن يتراوح قطر عدسة فريسنل من بضعة سنتيمترات إلى عدة أمتار.

طلب

أنظر أيضا

ملحوظات

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

تعرف على ما هي "عدسة فريسنل" في القواميس الأخرى:

عدسة فريسنل- عدسة متدرجة - [إل جي سومينكو. قاموس إنجليزي روسي في مجال تكنولوجيا المعلومات. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] موضوعات تكنولوجيا المعلومات بشكل عام المرادفات عدسة صعدت EN عدسة فريسنل ... دليل المترجم الفني

ولهذا المصطلح معاني أخرى، انظر العدسة (المعاني). عدسة ثنائية التحدب (بالألمانية: Linse، من اللاتينية... ويكيبيديا

عدسة مركبة معقدة تستخدم في المنارات وفوانيس الإشارة. مقترح من O. J. فريسنل. ولا تتكون من قطعة زجاجية واحدة مصقولة ذات شكل كروي. أو غيرها من الأسطح كالعدسات العادية ومن القسم. متجاورة مع بعضها البعض متحدة المركز ... الموسوعة الفيزيائية

فريسنل- (1) حيود (انظر) موجة ضوئية كروية، عند الأخذ في الاعتبار أنه لا يمكن إهمال انحناء سطح الحادث والموجات الحيدة (أو الحيدة فقط). في وسط نمط الحيود من قرص مستدير معتم يوجد دائمًا ... ... موسوعة البوليتكنيك الكبيرة

الأقسام التي ينقسم إليها سطح مقدمة الموجة الضوئية لتبسيط الحسابات عند تحديد سعة الموجة عند نقطة معينة في الفضاء. طريقة F. ض. يستخدم عند النظر في مسائل حيود الموجة وفقا لهيجنز... ... الموسوعة الفيزيائية

يستخدم الزجاج البصري لتركيز تدفق الضوء المنبعث من المصباح في شعاع ضيق أسطواني تقريبًا. للقيام بذلك، يجب استخدام خيوط المصباح المضيئة. يتم تثبيته بالضبط عند النقطة المحورية للعدسة، وتكون أبعاد الخيط صغيرة قدر الإمكان. L. سلسة و... ... القاموس الفني للسكك الحديدية

مقطع عرضي لعدسة فريسنل وعدسة تقليدية، عدسة فريسنل هي عدسة مركبة معقدة. وهي لا تتكون من قطعة زجاجية أرضية واحدة ذات أسطح كروية أو غيرها مثل العدسات التقليدية، بل تتكون من أسطح منفصلة متجاورة... ... ويكيبيديا

عدسة مركبة معقدة تستخدم في المنارات وفوانيس الإشارة. مقترح من O. J. فريسنل (انظر فريسنل). وهي لا تتكون من قطعة زجاجية أرضية واحدة ذات أسطح كروية أو غيرها مثل العدسات التقليدية، بل من فردية... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى

العدسة المحدبة المستوية العدسة (الألمانية: Linse، من اللاتينية: عدسة العدس) عادة ما تكون عبارة عن قرص من مادة شفافة متجانسة، يحدها سطحان مصقولان، كرويان أو مسطحان وكرويان. حاليا، ما يسمى ... ويكيبيديا يستخدم بشكل متزايد

على الرغم من تنوع أجهزة استشعار الحركة بالأشعة تحت الحمراء، إلا أن جميعها تقريبًا متماثلة في البنية. العنصر الرئيسي فيها هو كاشف الحرارة، أو كاشف الحرارة، والذي يتضمن عنصرين حساسين.

منطقة الكشف لجهاز الاستقبال الحراري عبارة عن مستطيلين ضيقين. زيادة مساحة الكشف من شعاع واحد مستطيل إلى أقصى قيمة ممكنة
ولزيادة حساسيته يتم استخدام العدسات المجمعة.

العدسة المجمعة محدبة الشكل، توجه الأشعة الضوئية الساقطة عليها إلى نقطة واحدة F - وهي البؤرة الأساسية للعدسة. إذا استخدمت العديد من هذه العدسات، فستزداد مساحة الكشف.

استخدام العدسات الكروية المحدبة يجعل تصميم الجهاز أثقل وأكثر تكلفة. ولذلك، تستخدم أجهزة استشعار الحركة والوجود بالأشعة تحت الحمراء عدسة فريسنل.

عدسة فريسنل. تاريخ الخلق

اقترح الفيزيائي الفرنسي أوغست فريسنل تصميمه لعدسة المنارة في عام 1819.

عدسة فريسنل مشتقة من عدسة كروية. تم تقسيم الأخير إلى العديد من الحلقات، تم تقليل سمكها. هكذا ظهرت العدسة المسطحة.

وبفضل هذا الشكل بدأت صناعة العدسات من لوحة بلاستيكية رفيعة، مما أتاح استخدامها في أجهزة الإضاءة وأجهزة استشعار الحركة والوجود.

تتكون عدسات الاستشعار من عدة أجزاء تسمى عدسات فريسنل. يقوم كل جزء بمسح منطقة معينة من منطقة تغطية المستشعر. تحدد أشكال عدسات مستشعر الحركة شكل منطقة الكشف.

على سبيل المثال، أجهزة السقف لها شكل عدسة نصف كروية، يتوافق مع 360 درجة. بالنسبة للأجهزة ذات العدسات الأسطوانية، عادة ما تكون 110-140 درجة. هناك أيضًا أشكال مربعة لمناطق الكشف.

يتميز خط B.E.G من مستشعرات الحركة والوجود بالأشعة تحت الحمراء بعدسات فريسنل عالية الجودة توفر أداءً ممتازًا في الكشف.