Из чего можно сделать линзу. Как производят контактные линзы? способ: из старых очков.


Линзы для очков неплохой материал для качественного телескопа. Прежде чем покупать хороший телескоп, можно сделать его самому из недорогих и доступных средств. Если вы или ваш ребенок захотели увлечься астрономическими наблюдениями, то постройка самодельного телескопа поможет изучить и теорию оптических устройств, и практику наблюдений.


Линзы из пластиковой бутылки

Потому что с линзами, как и с жизнью, иногда это несовершенства, которые делают вещи интересными. Изображение слева было снято с несовершенной оптикой самодельного объектива. Любую линзу, фокусирующую свет, теоретически можно использовать в качестве объектива камеры. Увеличительные стекла, линзы из бинокля, крупным планом «фильтры», очки для чтения - все это потенциальные объективы для фотоаппаратов.

Каждый объектив имеет фокусное расстояние. Когда объектив используется для фокусировки параллельных лучей света, фокусное расстояние - это расстояние от объектива до точки фокусировки. Это означает, что для объектива с одним элементом камеры фокусное расстояние определяет расстояние, которое должен быть от объектива, от пленки или датчика. Это очень важно для создания объектива, и это накладывает некоторые ограничения на линзы, которые являются полезными. Объектив с фокусным расстоянием менее 45 мм должен быть установлен внутри камеры, чтобы достичь правильного фокусирования на отдаленных объектах.

Не смотря на то что, построенный телескоп-рефрактор из очковых стекол не покажет вам многого на небе, но приобретенный опыт и знания будут бесценны. После, если вас увлечет телескопостроение, можно построить более совершенный телескоп-рефлектор, например системы Ньютона (см. другие разделы нашего сайта).



С другой стороны, объектив с фокусным расстоянием более 400 мм начинает становиться очень неудобным. Поэтому, если вы уже не знаете фокусное расстояние объектива, вы должны его измерить. Вам понадобится лист бумаги, линейка и далекий источник света, такой как лампа по всей комнате. Проецируйте свет от лампы через объектив и на бумагу. Отрегулируйте расстояние между объективом и бумагой до самого резкого изображения. Теперь просто измерьте расстояние от объектива до изображения на бумаге. Это фокусное расстояние объектива или близко к нему.

Первые результаты: оптические аберрации

Давайте рассмотрим некоторые примеры, в том числе различные способы решения проблемы механики. Фактическое фокусное расстояние этой линзы составляет около 45 мм, поэтому она не будет фокусироваться на бесконечности. Когда объектив находится в крепеже объектива, фокус фиксируется на расстоянии около 10 футов. Но большой сюрприз - низкий контраст и очень большие ореолы вокруг любых ярких объектов. Вместо этого, кажется, очень широкая область от 7 футов до 14 футов, которая имеет почти такую ​​же степень фокусировки.


Существует три вида оптических телескопов: рефракторы (в качестве объектива система линз), рефлекторы (объектив - зеркало), и катадиоптрические (зеркально-линзовые). Все современные самые большие телескопы - рефлекторы, их преимущество в отсутствии хроматизма и возможных больших размерах объектива, ведь чем больше диаметр объектива (его апертура), тем выше его разрешающая способность, и больше собирается света, а следовательно тем более слабые астрономические объекты видны в телескоп, тем выше их контрастность, и тем большие можно применить увеличения.


Рефракторы применяются там, где необходима высокая точность и контрастность или в небольших телескопах. А сейчас про самый простой рефрактор, с увеличением до 50 раз, в который вы сможете увидеть: крупнейшие кратеры и горы Луны, Сатурн с его кольцами (как шарик с кольцом, а не "пельмень"!), яркие спутники и диск Юпитера, некоторые звёзды невидимые невооруженным глазом.

Конечно, низкий контраст, ореолы и мягкий фокус все можно использовать, если вы не ищете четкие изображения, созданные коммерческими объективами. Все описанные выше искажения могут быть в значительной степени объяснены сферической аберрацией в этой линзе. Параллельные лучи света, проходящие через линзу вблизи центра, фокусируются так, как ожидалось, на фокусное расстояние. Однако световые лучи, проходящие через линзу к краю, фокусируются на другом расстоянии.

Сферическая аберрация - самая большая причина искажения на этом объективе, но это не единственная причина. Также присутствует цветная окантовка из хроматической аберрации и обусловлена ​​тем, что для такой линзы фокусное расстояние для коротких длин волн отличается от фокусного расстояния для длинноволновых.




Любой телескоп состоит из объектива и окуляра, объектив строит увеличенное изображение объекта, которое рассматривается, затем через окуляр. Расстояние между объективом и окуляром равно сумме их фокусных расстояний (F), а увеличение телескопа равно Fоб./Fок. В моём случае оно составляет примерно 1000/23=43 раз, т. е. 1,72D при диафрагме 25 мм.

Использование ахромата для адресации хроматической аберрации

Хроматическая аберрация может быть значительно уменьшена за счет использования ахроматических линз, которые создаются путем объединения выпуклой линзы из краун-стекла с вогнутой линзой из кремневого стекла. К счастью, недорогие ахроматы легко доступны. Бинокулярные цели - один из источников.

Механика: подключение к камере

Опять же, сферическая аберрация привела к мягким «светящимся» изображениям. Механики, участвующие в создании линз, часто сложнее, чем оптика. Одна из возможностей заключается в том, чтобы использовать многоразовый, взаимозаменяемый состав. Эта 52-миллиметровая нить является удобным стандартом для быстрого подключения нескольких объективов, прокладок, фокусировщиков и диафрагм в рабочую линзу.

1 - окуляр; 2 - основная труба; 3 - фокусировочная труба; 4 - диафрагма; 5 - скотч, которым крепится линза к третей трубе, которую можно легко извлекать, например для замены диафрагмы; 6 - линза.

В качестве объектива возьмём заготовку линзы для очков (можно купить в любой "Оптике") с силой 1 диоптрия, что соответствует фокусному расстоянию 1 м. Окуляр - я использовал ту же ахроматическую просветлённую склейку, что и для микроскопа, считаю для такого простого устройства - это неплохой вариант. В качестве корпуса я использовал три трубы из плотной бумаги, первая около метра, вторая ~20 см. Короткая вставляется в длинную.

Здесь имеется 75-миллиметровая линза, а также несколько апертурных колец. Обратите внимание, что ахромат был установлен на трение на три кольца диаметром 58 мм, которые были переработаны из некоторых нежелательных фильтров. 52-68 мм ступенчатое кольцо позволяет этому объективу соответствовать моему стандарту 52 мм. Несмотря на функциональность, предыдущая линза все еще не имеет механизма для регулируемого фокуса. Давайте рассмотрим несколько подходов к решению этой проблемы. Первый подход заключается в том, чтобы «переработать» винтовой фокусник со старой линзы.



Линза - объектив крепится к третей трубе выпуклой стороной к наружу, сразу за ней устанавливается диск - диафрагма с отверстием по центру диаметром 25-30 мм - это необходимо, т. к. одиночная линза, да ещё и мениск, очень плохой объектив и для получения сносного качества приходится жертвовать её диаметром. Окуляр - в первой трубе. Фокусировка производится изменением расстояния между объективом и окуляром, вдвигая или выдвигая вторую трубу, фокусировать удобно по Луне. Объектив и окуляр должны быть параллельны друг другу и их центры должны находиться строго на одной линии, диаметр трубы можно взять например на 10 мм больше диаметра отверстия диафрагмы. В общем, при изготовлении корпуса, каждый волен поступать как хочет.

Прикрепление колец от нежелательных фильтров к фокусеру и диафрагме позволит вам использовать их в сменной системе. Этот объектив использует ахромат 191 мм. Другой подход - использовать две трубки с немного отличающимися диаметрами для создания скользящего фокуса. Липкая задняя часть, из вашего местного магазина искусств и ремесел, может использоваться для создания хорошей трения между двумя трубами. Не забудьте оставить продольный зазор в войлоке, чтобы воздух мог убежать, когда вы фокусируетесь.

Фетр также может использоваться для выравнивания внутренней части труб, чтобы уменьшить отраженный свет внутри вашего объектива. Вот пример, который использует этот подход для довольно невероятной 400-миллиметровой линзы. Там вы сможете увидеть еще много примеров самодельных линз и изображений, которые они создают.

Несколько замечаний:
- не устанавливайте ещё одну линзу после первой в объективе, как советуют на некоторых сайтах - это принесёт только светопотери и ухудшение качества;
- не устанавливайте также диафрагму глубоко в трубе - в этом нет необходимости;
- стоит поэкспериментировать с диаметром отверстия диафрагмы и подобрать оптимальный;
- можно также взять линзу на 0,5 диоптрии (фокусное расстояние 2 м) - это позволит увеличить отверстие диафрагмы и повысить увеличение, но длина трубы станет равной 2 метра, что может быть неудобно.
Для объектива подойдет одиночная линза, фокусное расстояние которой равно F=0.5-1 м (1-2 диоптрии). Достать ее несложно; она продается в магазине оптики, где есть линзы для очков. Такая линза имеет целый букет аберраций: хроматизм, сферическая аберрация. Уменьшить их влияние можно, применив диафрагмирование объектива, то есть уменьшить входное отверстие до 20 мм. Как проще это сделать? Вырезаете из картона колечко, равное диаметру трубы и внутри прорезаете то самое входное отверстие (20 мм), а затем ставите его перед объективом почти вплотную к линзе.

Способ: из картонной оправы

Ознакомьтесь с остальной частью учебника, чтобы узнать, как мы это сделаем. Следуйте этим пошаговым инструкциям. Найдите пустую прозрачную бутылку с хорошей «кривизной», что-то вроде этого. Используя круговой шаблон, вырежьте круглые части из пластиковой бутылки с помощью ножниц. Сделайте и разрежьте по крайней мере 4 шт. Этого, потому что вам понадобится 2 шт. Вместе, чтобы создать единый двояковыпуклый объектив.

Объедините 2 шт прозрачного пластика вместе, чтобы создать двустворчатую форму линзы, как показано ниже. Тщательно запечатайте все окружные стороны двухцветной формы пластика, к которой вы только что присоединились, используя быстросохнущую эпоксидную смолу.



Можно даже из двух линз собрать объектив, в котором частично будет исправлена хроматическая аберрация, появляющаяся в результате дисперсии света. Чтобы ее устранить, берете 2 линзы разной формы и материала – собирательную и рассеивающую – с разным коэффициентом дисперсии. Простой вариант: купить 2 очковые линзы из поликарбоната и стекла. В стеклянной линзе коэффициент дисперсии будет 58-59, а в поликарбонате – 32-42. соотношение примерно 2:3, тогда и фокусные расстояния линз берем с этим же соотношением, допустим +3 и -2 диоптрии. Складываем эти значения, получим объектив с фокусным расстоянием +1 диоптрия. Линзы складываем вплотную; собирательная должна быть первой к объективу. Если одиночная линза, то она должна быть выпуклой стороной к объекту.

Что такое Линза Френеля

Затем наполните шприц чистой водой и аккуратно вставьте его внутри двояковыпуклой формы, пока вы не заполните ее. Чтобы удалить пузырьки, просто зажмите или осторожно сожмите объектив, чтобы медленно удалить все большие пузырьки в нем. После успешного удаления пузырьков залейте его водой и снова запечатать. Кроме того, закройте отверстие, которое вы только что сделали с помощью иглы шприца. Проверьте, может ли ваш объектив увеличивать изображение. Попробуйте это с небольшими вещами, такими как печатные письма.

Теперь повторите процедуру для вашего второго и последнего двояковыпуклого объектива. Если вы смогли успешно создать свою пару объективов, поздравляю! По мере уменьшения размера объектива линзы лупы увеличивается сила увеличения лупы. Это результат количества кривизны в лупе. Мощность увеличения является результатом величины кривизны в линзе лупы. По мере увеличения размера линзы количество кривизны в объективе уменьшается, что приводит к меньшей мощности увеличения линзы. По мере уменьшения размера линзы количество кривизны в линзе увеличивается, что приводит к большей мощности увеличения линзы.


Как сделать телескоп без окуляра?! Окуляр – это вторая важная деталь телескопа, без нее мы никуда. Его делают из лупы с расстоянием фокуса 4 см. Хотя для окуляра лучше использовать 2 плосковыпуклые линзы (окуляр Рамсдена), установив их на расстоянии 0.7f. Идеальный вариант – достать окуляр от готовых приборов (микроскоп, бинокль). Как определить размер увеличения телескопа? Делите фокусное расстояние объектива (например, F=100см) на фокусное расстояние окуляра (например, f=5см), получаете 20 крат – увеличение телескопа.

Именно поэтому линзы с увеличенным увеличением обычно меньше по размеру, чем линзы с уменьшенным увеличением. Для этого выполните следующие действия. Мы экспериментировали с рядом мощных магнитов рядом с телефоном. Пока компас может перекалибровать себя, его можно испортить. В то время как компас все еще работает достаточно хорошо, он не показывает ту же общую напряженность поля, когда мы крутим телефон вокруг в разных направлениях. Надеюсь, они со временем размагничиваются. Избегайте получения мощных магнитов слишком близко к вашему смартфону или рискуйте запуском собственной калибровки компаса.




Затем нам нужны 2 трубки. В одну вставим объектив, в другую – окуляр; далее первую трубку вставляем во вторую. Какие трубки использовать? Их можно сделать самим. Берете лист ватмана или обоев, но обязательно плотный лист. Сворачиваете трубку по диаметру объектива. Затем другой лист плотной бумаги сворачиваете, и помещаете в нее окуляр (!)плотно. Потом эти трубки плотно вводите одна в другую. Если появился зазор, то внутреннюю трубку оборачиваете в несколько слоев бумаги, пока зазор не исчезнет.

Переработка вещей - одна из лучших вещей, которые вы можете сделать, чтобы помочь природе матери. Проект занял около часа. Кредит: Проект Галилео, Университет Райса. Галилеевский телескоп - это, по сути, трубка с двумя объективами, расположенными с обоих концов. Окуляр представляет собой плоско-вогнутую линзу, которая плоская с одной стороны и изогнута внутрь на другом. Прямая сторона направлена ​​наружу. На другом конце находится объектив, вогнуто-выпуклая линза, которая изгибается внутрь с одной стороны и наружу с другой.

Выпуклая сторона обращена наружу. Большинство материалов, которые вам понадобятся, можно найти в магазинах канцелярских товаров или в магазинах оборудования. Однако объективы, скорее всего, станут вашим самым сложным предметом для покупки. Их можно купить из разных источников. Однако мы пошли с более мелкой избыточной компанией, которая поставляется частично из-за того, что они относительно близки к нам.


Вот ваш телескоп готов. А как сделать телескоп для астрономических наблюдений? Вы просто зачерняете внутреннюю полость каждой трубы. Раз мы делаем телескоп первый раз, то способ зачернения возьмем простой. Всего лишь покрасьте черной краской внутреннюю полость труб. Эффект от первого созданного самостоятельно телескопа будет ошеломляющим. Удивите родных своими конструкторскими способностями!
Часто геометрический центр линзы не совпадает с оптическим, поэтому если есть возможность обточить линзу у мастера не пренебрегайте ею. Но в любом случае подойдет и необточенная заготовка очковой линзы. Диаметр линзы - объектива большого значения для нашего телескопа не имеет. Т.к. очковые линзы сильно подвержены различным обберациям, особенно края линзы, то мы будем диафрагментировать линзу диафрагмой диаметром около 30 мм. Но для наблюдения разных объектов на небе, диаметр диафрагмы подбирается эмпирически и может варьироваться от 10 мм до 30мм.

Линза из льда

Их акции дешевле, но также немного касаются - идти. Мощность телескопа или его увеличение связаны с его линзами. Увеличение определяется фокусным расстоянием телескопа, деленным на фокусное расстояние окуляра. Фокусное расстояние - это расстояние от объектива до точки, где телескоп В фокусе, и измеряется в миллиметрах.

Например, использование 50-миллиметровой линзы на телескопе с фокусным расстоянием 450 мм даст вам мощность в 9 раз. Как правило, чем длиннее фокусное расстояние телескопа, тем больше у него мощности, тем больше изображение и чем меньше поле зрения. Обменивая линзы, вы можете изменить мощность телескопа.

Инструкция

Чтобы построить линзу Френеля самостоятельно нужно иметь существенные представление об оптике. Так, в отличие от обычных линз, френель состоит не из цельного стекла, а из концентрических колец, имеющих в сечении особую форму призмы. Произведите расчеты и определите границы зон Френеля . Они определяются пересечением волнового фронта исходной волны с последовательностью смещенных друг относительно друга на l/2 волновых фронтов «проецируемой волны».

Картон выглядит намного проще. Природа галилеевского телескопа означает, что большее увеличение требует большей длины, что приводит к более громоздкому телескопу. Вы также должны помнить, что у галилеевского телескопа есть небольшое поле зрения, что означает, например, что вы не сможете сразу изучить все лицо Луны.

Построение простого галилейского телескопа

Тем не менее, для студентов, которые еще не наблюдали небеса, 9-кратный галилейский телескоп должен создать захватывающий пусковой механизм. Картонная телескопическая почтовая трубка, с внутренней и внешней трубой, которая телескопически. Их можно найти в большинстве магазинов канцелярских товаров.

Сделайте прозрачные кольца, которые закроют нечетные зоны Френеля . Их толщина должна соответствовать дополнительному фазовому набегу l/2 . Для удобства воспользуйтесь чертежом.

Для достижения наибольшего эффекта покройте торцы каждой призмы напылением, например, алюминиевым. Сочлените конструкцию, проверив положение призм уравнением.

Различают два вида линз Френеля – кольцевые и поясные. В отличие от кольцевых линз, направляющих световой поток в строго определенном направлении, поясные распространяют свет от источника во все направления. У линзы Френеля сферы применения очень разнообразны: от морских маяков и фотообъективов до специальной пленки, которую накладывают на заднее стекло автомобиля для уменьшения мертвой зоны за машиной при пользовании зеркалом заднего вида.

Одновременно с созданием линзы О.Ж. Френель разработал сложнейшую технологию ее изготовления. В двух словах речь идет об изготовлении линзы, состоящей из набора нескольких призм в виде тонких колец. В современных условиях такое производство возможно лишь с использованием современного высокоточного обрабатывающего, вакуумно-напылительного и контрольно-измерительного оборудования.

При производстве линз Френеля по технологии HOTLENS используется голография, благодаря которой более точно фокусируется инфракрасное излучение и уменьшается попадание, к примеру, видимого света. Такие линзы дают возможность создать более точную зону обнаружения в пространстве. В комплект технологического оборудования по производству линз Френеля входят прецизионные токарные станки, на которых осуществляется торцевание и предварительное закругление заготовок. На сферотокарных станках производится обработка наружной и внутренней поверхностей линз.

Важнейший этап – шлифовка поверхности линзы. Она проводится на полировальных станках. В процессе полировки одновременно удаляются шероховатости и улучшается чистота сферических поверхностей линз. На специальных станках полируются края линз, а для обработки вогнутой и выпуклой поверхностей линз используются особые алмазные резцы. Кроме этого, на подобных предприятиях изготовляется вся необходимая технологическая оснастка.

Линза – это прозрачный прибор, в основном, из специального стекла, предназначенный для увеличения изображения. Линза является основной частью любой оптической системы. Принцип ее действия основан на преломлении световых лучей. Изготовить стеклянную линзу кустарным способом очень сложно, тем более, без необходимого оборудования в этом деле не обойтись. Но, основываясь на эффекте преломления света, можно сделать линзу на основе жидкости.



Вам понадобится

  • Пластиковая бутылка, пластилин, глицерин или вода, шприц с иглой, полиэтиленовый пакет.

Инструкция

Возьмите полуторалитровую пластиковую бутылку. Из верхней части этой бутылки вырежьте два одинаковых, выпуклых круга (для удобства, вырежьте сначала один круг, а затем по его диаметру вырежьте второй).

Затем, возьмите обыкновенный пластилин или какой-либо другой липучий материал. Этим пластилином склейте обе половины линзы так, чтобы с обеих сторон она была выпуклой.

После этого, в двух местах, между половинками линзы проделайте отверстия. В одно из этих отверстий при помощи шприца залейте жидкость (можно залить обыкновенную воду, но лучше использовать жидкость с большим коэффициентом преломления, попробуйте заполнить линзу глицерином, эффект будет лучше), залейте ее до краев и в ней не должно быть воздушных пузырьков. Второе отверстие предназначено для выхода воздуха, чтобы не создавалось давление. После заполнения линзы жидкостью замажьте отверстия.

В экстремальных условиях, например, будучи в тайге зимой, не имея спичек можно изготовить линзу для разведения костра. Для этого, возьмите обыкновенный полиэтиленовый пакет и заполните его водой. Придайте пакету шарообразную форму и дайте воде замерзнуть. После замерзания сорвите пакет и получится линза. Линзу так же можно вырубить из замершего льда.

Хороший свет в автомобиле – важнейший параметр безопасности. Современные технологии развиваются со скоростью космического корабля и решения, используемые еще 5 лет назад, сегодня уже выглядят безнадежно устаревшими. Автопроизводителям обновлять старую продукцию невыгодно, а вот сторонние разработчики эту тему активно поддерживают. Для улучшения конструкции и светового потока предлагается инсталлировать линзу в отражательную конструкцию фары.



Вам понадобится

  • - линзы;
  • - промышленный фен;
  • - набор отверток;
  • - перчатки;
  • - пластик и паяльник

Инструкция

Сначала снимите и полностью разберите фару на вашем автомобиле . При снятии фар руководствуйтесь инструкцией по ремонту. Для разборки фары, прогрейте ее промышленным ближнего.

Линза Френеля – это чуть ли не самый первый, согласно исторической хронологии, прибор, в основу работы которого положен принцип дифракции света. Несмотря на давность этого изобретения, оно и на сегодняшний день не утратило своей актуальности и нашло применение во многих областях.



Что такое Линза Френеля

Ли́нзой Френе́ля называют сложную составную линзу. В отличие от обыкновенных линз, она состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической поверхностью, а из отдельных концентрических колец. Они плотно примыкают друг к другу и имеют малую толщину. В сечении они представляют собой призмы специального профиля. Свое название эта разновидность линз получила по имени предложившего ее французского физика Огюстена Френеля, работавшего в области физической оптики.

Благодаря своей уникальной конструкции, данная модель линзы имеет малый вес и толщину. Сечения ее колец построены таким образом, что ее сферическая аберрация крайне невелика, в результате чего лучи, ей преломленные, выходят единым параллельным пучком. Диаметр Линзы Френеля варьируется от пары сантиметров и вплоть до нескольких метров.

Линзы Френеля принято подразделять на кольцевые и поясные. Первые направляют пучок света в каком-то одном, заранее заданном, направлении. Вторые же посылают свет от источника по всем направлениям в какой-то одной плоскости.

Применение Линзы Френеля

На сегодняшний день Линза Френеля нашла широкое применение во многих областях.

Например, их используют в больших маяках, проекционных телевизорах, навигационных огнях, железнодорожных линзовых светофорах и семафорных фонарях. А благодаря своему малому весу, Линза Френеля используется также в осветительных устройствах, которые необходимо в процессе эксплуатации передвигать.

А будучи помещенной на заднее стекло автомобиля в виде тонкой пленки, она значительно уменьшает «мертвую» зону позади автомобиля, наблюдаемую в зеркало заднего вида.

На основе Линзы Френеля создана сверхплоская легкая лупа. Именно к ее помощи прибегают люди с пониженным зрением при чтении текстов, набранных мелким шрифтом.

Кроме того, подобные линзы применяются в инфракрасных датчиках движения и в линзовых антеннах.

Есть еще пара перспективных направлений, в которых возможно применение Линзы Френеля. Ее использование предположительно возможно при построении космических телескопов гигантских диаметров.

Также вероятно ее применение в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей.

Источники:

  • О науке просто