1. Brekingsbreking:Licht buigen
* Lichtsnelheid verandert: Licht reist met verschillende snelheden door verschillende materialen. Wanneer licht van het ene medium (zoals lucht) naar het andere (zoals glas) gaat, verandert de snelheid ervan.
* buigen op de interface: Deze snelheidsverandering zorgt ervoor dat het licht buigt op het interface tussen de twee materialen. Deze buiging wordt breking genoemd.
* invalshoek en breking: De hoeveelheid buigen hangt af van:
* De hoek waartegen het licht het oppervlak raakt (incidentiehoek).
* De brekingsindex van de twee materialen (een maat voor hoeveel het materiaal licht vertraagt). Een hogere brekingsindex betekent meer buigen.
2. Lensvorm en brandpunt
* convergerende (convex) lenzen: Deze zijn dikker in het midden dan aan de randen. Ze buigen lichtstralen *naar binnen *, waardoor ze op een enkel punt samenkomen (kom samen). Dit punt wordt het brandpuntspunt genoemd .
* hoe het werkt: Lichtstralen die de lens parallel aan de optische as binnenkomen (de denkbeeldige lijn door het midden van de lens) zijn gebogen naar het brandpunt.
* Diverging (concave) lenzen: Deze zijn dunner in het midden dan aan de randen. Ze buigen lichtstralen *naar buiten *, waardoor ze uiteenlopen (uit elkaar verspreiden). Diverige lenzen hebben geen echt aandachtspunt op dezelfde manier als convergerende lenzen. In plaats daarvan hebben ze een * virtueel * brandpunt, wat het punt is waaruit de uiteenlopende stralen lijken te ontstaan als je ze terugspoort.
* hoe het werkt: Lichtstralen die de lens parallel aan de optische as binnenkomen, worden weg van de as gebogen. Als je deze uiteenlopende stralen achtervolgt, lijken ze uit een punt aan dezelfde kant van de lens te komen als het binnenkomende licht - het virtuele brandpunt.
3. Een afbeelding vormen
* Convergerende lens:
* Object buiten het brandpunt: Wanneer een object verder weg van een convergerende lens wordt geplaatst dan zijn brandpunt, creëert de lens een * real * en * omgekeerde * afbeelding. "Real" betekent dat de lichtstralen daadwerkelijk samenkomen op de beeldlocatie. Dit is het type afbeelding dat op een scherm kan worden geprojecteerd (zoals in een projector of camera). Het beeld kan worden vergroot of verminderd, afhankelijk van de afstanden.
* object in het brandpunt: Wanneer een object dichter bij een convergerende lens wordt geplaatst dan zijn middelpunt, creëert de lens een *virtueel *, *rechtop *en *vergroot *afbeelding. De afbeelding is "virtueel" omdat de lichtstralen niet echt samenkomen, maar lijken uit een punt achter de lens te komen. Dit is hoe een vergrootglas werkt.
* divergerende lens: Divergerende lenzen produceren altijd *virtueel *, *rechtop *en *verminderde *afbeeldingen. Ze maken geen echte afbeeldingen.
4. Factoren die de focus beïnvloeden
* kromming van de lens: Een meer gebogen lens buigt sterker, resulterend in een kortere brandpuntsafstand (de afstand van de lens tot het brandpunt).
* brekingsindex van het lensmateriaal: Een hogere brekingsindex betekent meer buigen en een kortere brandpuntsafstand.
* Wavelinglengte van licht: Verschillende golflengten van licht (verschillende kleuren) worden enigszins anders gebroken door het lensmateriaal. Dit wordt * chromatische aberratie * genoemd en kan gekleurde franjes rond afbeeldingen veroorzaken. Meer complexe lensontwerpen met meerdere elementen worden gebruikt om dit te corrigeren.
* Afstand tot het object: De afstand tussen de lens en het object dat wordt bekeken, beïnvloedt het gevormde beeld aanzienlijk. Het verplaatsen van de lens of het object verandert de beeldafstand (de afstand tussen de lens en de afbeelding) en de focus van de afbeelding. Camera's en ogen gebruiken mechanismen om de lenspositie aan te passen om ervoor te zorgen dat het beeld scherp op de sensor (camera) of het netvlies (oog) valt.
Samenvattend
Focussen met een lens gaat helemaal over het buigen van licht op een gecontroleerde manier om een afbeelding op een specifieke locatie te vormen. Convergerende lenzen buigen licht naar binnen om echte beelden te vormen, terwijl divergerende lenzen licht naar buiten buigen om virtuele afbeeldingen te vormen. De vorm en het materiaal van de lens bepalen, samen met de afstand van het object, de kenmerken van het beeld. Het begrijpen van deze principes is cruciaal voor het ontwerpen van optische instrumenten zoals camera's, telescopen, microscopen en zelfs brillen.