Что требуется чтобы увидеть действительное изображение

Разница между действительным и мнимым изображением

Наше зрение распознает предметы благодаря тому, что они испускают свет (часто он является отраженным). Но лучи от объекта могут встретить на своем пути препятствие в виде какой-либо оптической системы. В результате изображение получается действительным или мнимым. Что подразумевается под этими названиями, как в каждом случае происходит перемещение лучей, и чем отличается действительное изображение от мнимого? Об этом рассказывается ниже.

Общие сведения

Лучи от обычного предмета поступают в окружающее пространство в виде расходящегося пучка. Если взять некоторый точечный источник и пропустить свет от него через преломляющую или отражающую систему, то сформируется изображение, называемое оптическим. Оно будет представлять собой точку, в которой сойдутся лучи или их продолжения (воображаемые линии с обратным направлением) после прохождения через такую систему.

Сравнение

Чтобы разобраться, в чем состоит отличие действительного изображения от мнимого, рассмотрим два рисунка. Вот первый из них:

Здесь точечный источник обозначен буквой A. Он распространяет расходящиеся лучи. На определенном расстоянии расположена некоторая оптическая система (L). Лучи проходят через эту преломляющую среду, меняют свое направление и устремляются к точке A1. Именно она и является действительным, то есть образованным самими лучами, изображением источника A.

Теперь второй случай:

Снова имеем источник света A. Лучи от него движутся к системе L и тоже меняют направление. Только теперь они расходятся. А изображение при этом формируется в месте, где могли бы пересекаться лучи, перемещаясь в обратную сторону (их так называемое продолжение отмечено пунктиром). Точка A1 – мнимое, не созданное непосредственно лучами, изображение.

Какие оптические приборы или предметы позволяют наблюдать каждый из вариантов? В случае с действительным изображением это, скажем, собирающая линза. А с мнимым – лупа, обычное ровное зеркало.

В чем разница между действительным и мнимым изображением еще? В том, что первое из них нельзя увидеть просто «в воздухе». Здесь требуется проекция на поверхность, размещенную в плоскости пересечения прошедших через оптическую среду лучей, например на экран или фотоматрицу. Мнимое изображение зарегистрировать таким образом нельзя. Но его можно просто увидеть или сфотографировать.

Похожие статьи

(2 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Действительное изображение

На практике часто меняют масштаб изображения предметов и проецируют его на какую-либо поверхность.

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.

• 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.

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.

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.

Примечания

1. ↑ Физическая энциклопедия, Т. II. М., «Советская энциклопедия», 1990. (Статья «Изображение оптическое».)

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.

Что требуется чтобы увидеть действительное изображение

+ Плюсы голографии +
Голографическое изображение — хороший способ хранения визуальной информации.
— Минусы —
Передать такую информацию очень сложно. Только на физическом носителе, стеклянной или пластиковой пластине.
Технология передачи цифровой голографии пока очень сырая.

Необычные свойства

Псевдоскопичность
Голографическое изображение делает выпуклые части предмета вогнутыми, и наоборот.
Высокая избыточность
Даже часть голограммы несёт информацию обо всё предмете, а не о какой-то его части.
Попробуйте разбить
Любой участок голограммы восстанавливает изображение точечного предмета. То есть, если голограмма разобьётся, то вы не потеряете изображение. Оно просто отразится на всех кусочках голограммы. Если вам трудно это представить, вспомните разбитое зеркало (нет, мы не про 7 лет несчастья), посмотрев в него, вы увидите в каждом осколке себя. Так и здесь.
Другими словами, фрагмент голограммы восстанавливает всё изображение, но оно, к сожалению, будет меньше оригинала, соответственно, а также будет иметь меньший контраст.

Трёхмерная голограмма

Трёхмерную голограмму можно рассматривать как множество двумерных голограмм, составленных в пачку.
Трёхмерная голограмма очень избирательна по отношению к длине волны падающего света. Поэтому для восстановления изображения можно использовать обычный фонарик, то есть белый свет. Голограмма сама выберет из спектра нужную длину волну, то есть ту длину, с помощью которой проводилась регистрация голограммы.

Территория цифровой голографии

На данный момент активно развивается цифровая голография, в которой разбирается Андрей Камелин, студент направления «Лазерная техника и технологии» университета ИТМО.

-Как работает цифровая голография?
Смысл записи, по сути, точно такой же, как и в классической схеме, но создаётся она при помощью компьютерной симуляции. Для этого берётся трёхмерная модель предмета, которая рассчитывается для получения картины интерференции. Конечно, как и в классических схемах для создания голограммы требуется опорный луч, но тут он задаётся искусственно. В итоге получается картина интерференции. Другими словами, происходит запись светового поля предмета, как если бы он находился на классической схеме записи. К сожалению, это гигантский объем работы, который требует большой вычислительной мощности и занимает несколько часов.
В результате, с помощью определённых лазерных принтеров на фотоплёнке печатают полученную картину интерференции. В мире их около десятка, поэтому цифровая голография не распространена, да и стоит она очень дорого. В Америке таких принтеров несколько штук, поэтому американские военные используют цифровые голограммы в качестве карт.

-Изменяются ли технология создания голограмм?
Нет, увеличивается только качество, но сама технология не меняется.

-Где используют цифровые голограммы?
Цифровые голограммы используют в макетировании для демонстрации трехмерных моделей, карт, схем и так далее. Грубо говоря, всё что требует создания трехмерной модели.
Кстати, в физике существуют исследования по определению концентрации частиц в жидкости, а также других параметров. Для этого создаётся голограмма Габора (Лейта-Упатниекса) жидкости с исследуемыми частицами внутри (например, песок), после этого с помощью специального алгоритма выделяются два соседних слоя жидкости на голограмме, которые сравниваются и обрабатываются с помощью корреляционного анализа. Результат распространяют на весь объём. Всё это занимает небольшое количество времени и отличается высокой точностью.

-Где в будущем будут использоваться голограммы?
Если в будущем изобретут более быстрый способ передачи информации, то будет осуществлена передача трехмерного объекта в реальном времени. Например, тот же Skype только голографический.
Но для этого нужны ещё ЖК-мониторы с гораздо большим разрешением, чем производят сейчас, да и требования к освещению под правильным углом никуда не денутся. И без обработки информации суперкомпьютером не обойтись. Так что это ещё очень далеко.
Голографической связи как в фантастике не выйдет, конечно, но видеть трёхмерные изображения друг друга мы теоретически сможем.

Задачи на тему «Тонкие линзы» с решением

Задачи по геометрической оптике не такие уж и сложные, если уделить их разбору немного временени. Сегодня в нашей регулярной рубрике «Физика для чайников» рассмотрим несколько примеров задач на тонкие линзы.

Хотите быть в курсе актуальных новостей, связанных с учебой? Присоединяйтесь к нам в телеграме! А тем, кто хочет получать скидки и бонусы, рекомендуем заглянуть на наш второй канал для клиентов.

Тонкая линза: задачи

Чтобы успешно решать задачи по геометрической оптике на тему «Тонкие линзы», нужно знать всего лишь пару формулу. Правда, формул много не бывает, и мы собрали их вместе: пригодятся в решении задач по другим темам. А тем, кто не знает, как вообще подступиться к задачам по физике, рекомендуем почитать общую памятку по решению.

Задача №1. Формула тонкой линзы

Условие

Линзу с оптической силой 2,5 дптр поместили на расстоянии 0,5 м от ярко освещённого предмета. На каком расстоянии следует поместить экран, чтобы увидеть на нём чёткое изображение предмета?

Решение

Линза является собирающей (оптическая сила положительна). Запишем формулу тонкой линзы:

Учтем, что F = 1 D , подставим значения из условия, и запишем:

2 , 5 = 1 0 , 5 + 1 + f f = 2 м

Ответ: 2м

Задача №2. Формула тонкой линзы

Условие

Светящаяся точка лежит в плоскости, проходящей через двойной фокус тонкой линзы, у которой указана главная оптическая ось. Определите, какая из четырех точек на чертеже соответствует правильному изображению светящейся точки.

Решение

Как видим, на рисунке изображена собирающая линза с оптическим центром в точке 0. Светящася точка S находится от линзы на расстоянии, равном двум фокусам.

Построим изображение точки: один луч проходит через оптический центр линзы, а второй луч, параллельный главной оптической оси, после преломления проходит через фокус. Точка пересечения лучей на расстоянии двойного фокуса и будет являться изображением точки S.

Ответ: изображению точки S соответствует точка 2.

Денное решение получено геометрическим путем, но его можно проверить, используя формулу линзы. Подставим в нее 2F вместо d, и получим тот же результат.

Задача №3. Формула тонкой линзы

Условие

Предмет высотой 3 см находится на расстоянии 40 см от собирающей тонкой линзы. Определите высоту изображения, если оптическая сила линзы равна 4 диоптриям.

Решение

Запишем форумулу тонкой собирающей линзы и формулу увеличения линзы:

1 F = 1 d + 1 f ; Г = H h = f d

Перепишем эти соотношения, с учетом того, что F = 1 D

H = h · f d 1 f = D — 1 d

Отсюда найдем f:

Осталось подставить значения в формулу для H и вычислить:

H = h d D · d — 1 = 0 , 03 · 0 , 4 4 · 0 , 4 — 1 = 0 , 05 м

Ответ: 0,05 м.

Задача №4. Формула тонкой линзы

Условие

Предмет имеет высоту 2 см. Какое фокусное расстояние должна иметь линза, расположенная на расстоянии f=4 м от экрана, чтобы изображение предмета на экране имело высоту H=1 м?

Решение

Фокусное расстояние найдем из формулы линзы:

1 F = 1 d + 1 f F = f d d + f

Запишем формулу увеличения линзы и выразим d:

Г = H h = f d ; d = f h H

Запишем окончательный ответ:

F = h f H + h ≈ 0 , 08 м

Ответ: 0,08 м.

Задача №5. Формула тонкой линзы

Условие

Постройте изображение отрезка AB, расположенного перед собирающей линзой так, что расстояние от предмета до линзы d=2F. Каким будет изображение?

Посторим изображение в соответствии с правилами геометрической оптики:

• действительное;
• перевернутое;
• равное предмету.

Ответ: см. выше.

Вопросы на тему «Тонкая линза»

Вопрос 1. Какое равенство называют формулой тонкой линзы?

Ответ. Формула тонкой линзы имеет следующий вид:

• F – фокусное расстояние;
• d – расстояние от линзы до предмета;
• f – расстояние от линзы до изображения.

Вопрос 2. В чем разница в формуле линзы для собирающей и рассеивающей линз?

Ответ. Для собирающей линзы f берется положительным, а для рассеивающей – отрицательным. Соответственно, собирающая линза строит действительное изображение, а рассеивающая – мнимое.

Вопрос 3. Что такое фокусное расстоняние линзы?

Ответ. Фокусное расстояние линзы – это расстояние между ее оптическим центром и главным фокусом.

Вопрос 4. Что такое оптическая сила линзы?

Ответ. Оптическая сила – это величина, обратная фокусному расстоянию. Она характеризует преломляющую способность линзы.

Вопрос 5. Может ли оптическая сила линзы быть отрицательной?

Ответ. Да. Для рассеивающей линзы оптическая сила берется со знаком минус.

Проблемы с решением задач или других заданий? Обращайтесь в профессиональный сервис помощи учащимся!