Fresnel linse

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. februar 2022; checks kræver 2 redigeringer .

Fresnel-linsen er en optisk detalje med en kompleks trinoverflade. Den kan erstatte både sfæriske og cylindriske linser såvel som andre optiske dele, såsom prismer, mens faserne af en sådan linse kan afgrænses af koncentriske, spiralformede eller lineære riller [1] .

Historie

Ideen om at skabe en tyndere, lettere linse i form af en række ringformede trin er ofte blevet tilskrevet Georges-Louis Leclerc de Buffon [2] . Mens de Buffon foreslog at slibe en sådan linse af et enkelt stykke glas, foreslog Marquis de Condorcet (1743-1794) at lave den med separate sektioner monteret i en ramme [3] . Den franske fysiker og ingeniør Augustin Jean Fresnel blev oftest krediteret for at udvikle multikomponentlinsen til brug i fyrtårne . Ifølge Smithsonian magazine blev den første Fresnel-linse brugt i 1823 ved fyrtårnet i Corduana ved mundingen af ​​Gironde-mundingen; dens lys kunne ses på over 32 km (20 miles) væk [4] . Den skotske fysiker Sir David Brewster blev krediteret for at have overtalt den britiske ledelse til at bruge disse linser i deres fyrtårne ​​[5] [6] .

Bygning

Fresnel-linsen, som erstatter den sfæriske linse, består af koncentriske ringe, som hver er et udsnit af en konisk overflade med en krum profil og er et element i overfladen af ​​en fast linse [7] . Foreslået af Augustin Fresnel til marine fyrtårne.

På grund af dette design har Fresnel-objektivet en lille tykkelse og vægt selv med en stor vinkelåbning . Sektionerne af ringene nær linsen er konstrueret på en sådan måde, at dens sfæriske aberration reduceres , og strålerne fra en punktkilde placeret i linsens fokus , efter brydning i ringene, kommer ud i en næsten parallel stråle ( i ringformede Fresnel-linser) [8] .

Fresnel linser er ringformede og talje. Ringformede koncentrerer lysstrømmen i én retning, båndet - i alle retninger i et bestemt plan [7] .

Diameteren af ​​en Fresnel-linse kan variere fra brøkdele af en centimeter til flere meter. Store linser, for eksempel beacons, fremstilles som præfabrikerede af mange individuelle optiske elementer på en fælles metalramme.

Ansøgning

Den største ulempe ved Fresnel-linsen sammenlignet med konventionelle linser og traditionelle linser er et højt niveau af falsk belysning og forskellige slags "falske billeder" på grund af tilstedeværelsen af ​​overgangskantområder mellem zoner, så det er vanskeligt at konstruere optisk nøjagtige billeder. . Ikke desto mindre er der allerede positive erfaringer med at konstruere sådanne optiske systemer. En lovende retning kan være konstruktionen af ​​rumteleskoper med en diameter på ti og hundreder af meter ved hjælp af Fresnel-linser baseret på tynde membraner [9] .

Fresnel linser bruges:

I spejlreflekskameraer bruges Fresnel-objektivet i stedet for en plankonveks kollektiv linse, som opbygger et billede af objektivets udgangspupil i søgerokularets plan [ 12 ] . Der opnås således ensartet billedlysstyrke inden for hele billedet, og det er let at se. Linsens ringstruktur maskeres ved at mattere den flade overflade, der er beregnet til at fokusere linsen, og parasitisk spredning påvirker ikke billedet.

De producerer tynde flade forstørrelsesglas op til størrelsen af ​​et bogark, som er et ark af gennemsigtigt plastik, hvorpå en Fresnel-linse er præget. Fresnel-linsen, i form af en plastikfilm klistret på bagruden af ​​en bil, reducerer det døde (usynlige) område bag bilen, når det ses gennem bakspejlet. Brugen af ​​Fresnel-linser som solenergikoncentrator til solbatterier anses for lovende , hvilket gjorde det muligt at øge solcellernes effektivitet til 44,7 % [13] .

Akustiske Fresnel-linser (mere præcist akustiske Fresnel-zoneplader lavet af lydabsorberende materialer [1] ) bruges i akustik til at danne et lydfelt.

Noter

  1. ↑ Theory of Optical Systems, 1992 , s. 84.
  2. ↑ Fresnel linse  // Encyclopædia Britannica  : bog  . — Encyclopædia Britannica Online. Encyclopædia Britannica Inc, 2012.
  3. ↑ Fresnel-linse  (ubestemt)  // Appletons ordbog over maskiner, mekanik, motorarbejde og teknik. - New York: D. Appleton og Co, 1874. - Vol . 2 . - S. 609 .
  4. ↑ Watson, Bruce. "Videnskab gør et bedre fyrtårnsobjektiv." Smithsonian . August 1999 v30 i5 p30. produceret i Biografi Ressourcecenter . Farmington Hills, Mich.: Thomson Gale. 2005.
  5. ↑ "Brewster, Sir David." Arkiveret 11. maj 2020 på Wayback Machine Encyclopædia Britannica . 2005. Encyclopædia Britannica Online. 11. november 2005.
  6. ↑ "David Brewster." World of Invention , 2. udg. Gale Group, 1999.
  7. ↑ 1 2 Fresnel linse // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - T. 5. - S. 374-375. — 760 s. — ISBN 5-85270-101-7 .
  8. ↑ T. V. Statsenko, Yu. A. Tolmachev, I. A. Shevkunov // Spatio-temporal transformation of an ultrashort pulse by a Fresnel-linse Arkivkopi af 29. december 2014 på Wayback Machine . - Artikel. — NICH ITMO. - UDC 535,4
  9. ↑ Fresnel-linser i teleskoper . Hentet 18. april 2008. Arkiveret fra originalen 27. maj 2010.
  10. ↑ Giv mig 3D-tv, uden briller  , Toms guide (  9. januar 2010). Arkiveret fra originalen den 31. august 2013. Hentet 30. april 2017.
  11. ↑ V.M. Andreev. fotoelektrisk konvertering af solenergi  // Soros Educational Journal, nr. 7: tidsskrift. - 1996. - Nr. 7 . - S. 3 . Arkiveret fra originalen den 27. august 2018.
  12. ↑ Kameraer, 1984 , s. 16.
  13. ↑ Une cellule solaire conçue med Soitec établit un record mondial   d'efficacité . Dato for adgang: 30. marts 2014. Arkiveret fra originalen 9. januar 2014.

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger