Zobrazení tenkou čočkou

Teď si k naší dírkové komoře přidáme čočku. V minulém videu jsme zkoumali, jak čočky ohýbají či lámají přicházející paprsky světla. Ty se pak setkají v jednom bodě zvaném ohnisko. Vzdálenost od čočky k ohnisku jsme nazvali ohniskovou vzdáleností čočky. Když je předmět daleko od čočky, všechny paprsky vycházející z čočky jsou navzájem takto rovnoběžné. Tyto paprsky se setkají v bodě, který má od čočky vzdálenost f. Tento vztah jsme si popsali v prvním videu. Teď se zaměříme na předměty blízko. Kde budou zaostřené? Tedy, kde byste umístili rovinu s předmětem, aby byl onen předmět byl ostrý? Nejdříve si ale musíme představit nové proměnné. V prvním videu jsme stanovili, že hodnota f je ohnisková vzdálenost. Vzdálenost o bude vzdálenost k předmětu, který chceme zaostřit, a vzdálenost i bude vzdálenost od čočky, kdy bude předmět již zaostřený. Této rovině budeme říkat rovina ostrosti. Potřebujeme vymyslet vzorec, díky kterému vypočítáme i pomocí f a o. Nejdříve se ale musíme zaměřit na to, jak čočky lámou světlo. Lom světla je ale trochu komplikovanější a popisuje ho rovnice zvaná Snellův zákon. To ale nebude potřeba. Využijeme zjednodušení jménem zobrazení tenkou čočkou, díky čemuž bude výpočet jednodušší. Zobrazení tenkou čočkou říká, že se světelný paprsek procházející středem čočky nijak neohne. Tedy, že projde čočkou rovně. Takové paprsky nazýváme středové paprsky. Také víme, že rovnoběžné paprsky se zlomí, jakmile projdou čočkou a protnou ohnisko. Tento bod je vzdálen f od čočky na ose x. Ohnisková vzdálenost tedy určí, kde rovnoběžný paprsek protne osu x. Definovali jsme si dva paprsky, které jsou vůči našemu předmětu středové či rovnoběžné. Bod, kde se tyto dva paprsky protnou, určí vzdálenost i, ve které je předmět zaostřený. Zobrazení tenkou čočkou je zajímavé právě tím, že říká, že paprsky vycházející z tohoto bodu budou ostré ve stejném bodě. Podobně budou všechny body, které jsou na této rovině rovnoběžné s čočkou a které jsou ve vzdálenosti o, ostré ve stejné rovině na druhé straně. Právě proto této rovině říkáme rovina ostrosti. Pokud nalezneme bod, kde se tyto paprsky protnou, můžeme určit, kde tyto paprsky vycházející z předmětu budou ostré. A to je hodně super. Teď si dáme pauzu, ať si můžete tyto znalosti vyzkoušet pomocí následujícího cvičení.