Как сделать увеличительное стекло в домашних условиях? Как самостоятельно сделать качественный и мощный телескоп из обычных очковых линз своими руками. Правила подбора линз для очков при изготовлении

— сложная составная линза, образованная совокупностью концентрических колец относительно небольшой толщины, примыкающих друг к другу. Сечение каждого из колец имеет форму треугольника, одна из сторон которого криволинейна, и это сечение представляет собой элемент сечения сплошной сферической линзы[1]. Предложена Огюстеном Френелем.

Благодаря такой конструкции линза Френеля имеет малую толщину и вес даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, чтобы снижалась её сферическая аберрация, и лучи точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком

(в кольцевых линзах Френеля)[2].

Линзы Френеля бывают кольцевыми

и
поясными
. Кольцевые концентрируют световой поток в одном направлении, поясные по всем направлениям в определённой плоскости[1].

Диаметр линзы Френеля может составлять от долей сантиметра до нескольких метров.

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 применяются:

  • в осветительных устройствах, особенно подвижных, для минимизации веса и затрат на перемещение;
  • в крупногабаритных фокусирующих системах морских маяков, в проекционных телевизорах, оверхед-проекторах (кодоскопах), фотовспышках, навигационных огнях, светофорах, железнодорожных линзовых светофорах и семафорных фонарях и фонарях пассажирских вагонов;
  • в основе современных безочковых 3D-телевизоров некоторых производителей (см. лентикулярный линзовый растр)[4]
  • в инфракрасных (пирометрических) датчиках движения охранных сигнализаций;
  • в линзовых антеннах;
  • Оптико-локационная станция истребителя-бомбардировщика пятого поколения Lockheed Martin F-35 Lightning II.

Помещая линзу Френеля вблизи фокальной плоскости объектива и окуляра оптической системы в зеркальных фотоаппаратах, конструкторы достигают максимально равномерной освещённости изображения на матовом стекле видоискателя. При этом кольцевая структура линзы маскируется матовым стеклом, а паразитное рассеивание не оказывает влияния на изображение. Выпускаются тонкие плоские лупы с размером до книжного листа, представляющие собой лист прозрачного пластика, на котором оттиснута линза Френеля. Линза Френеля в виде пластиковой плёнки, наклеенной на заднее стекло автомобиля, уменьшает мёртвую (невидимую) зону позади автомобиля при взгляде через зеркало заднего вида. Перспективным считается использование линз Френеля в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей, позволившее довести КПД солнечных элементов до 44,7 %[5]

Акустические линзы Френеля (точнее, изготавливаемые из звукопоглощающих материалов акустические зонные пластинки Френеля [1]) используются в акустике для формирования звукового поля.

  • Плоский, тонкий, прозрачный и гибкий пластиковый лист (лентикулярный линзовый растр), имеющий концентрические круги на нем, действует как линза Френеля.
  • Френелевская лупа размером с кредитную карту
  • Макрофотография поверхности линзы Френеля.
  • Линза Френеля для увеличения изображения на экране телевизора; у данной линзы практически отсутствует дисторсия
  • Вид на освещенный край кромки оптической системы посадки линзы Френеля на борту атомного авианосца «Дуайт Эйзенхауэр»
  • Принципиальная схема рассеивания света в фаре, где одна часть света отражается от параболического зеркала и преломляется через линзу Френеля
  • Линзы Френеля в маяке
  • Линза Френеля маршрутного светофора

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

Как сделать линзу?

Если в нужный момент у вас под рукой не оказалось линзы, не стоит расстраиваться, так как ее можно сделать своими руками очень быстро. Для этого необходимо изучить рекомендации того, как сделать линзу своими руками.

Солнечная печь из линзы френеля

Солнечная печь из линзы френеля

1) старый проекционный телевизор 2) алюминиевый профиль 3) болты и гайки с зажимами 4) деревянные брусья и рейки 5) дрель

Рассмотрим подробнее создание данной конструкции солнечной печи и основные моменты, касающиеся ее работы.

Естественно температура в точке фокусировки зависит не только от интенсивности солнечного излучения, но так же и от размеров самого увеличительного стекла. Для приготовления пищи и создания солнечной печи потребуется довольно большое увеличительное стекло, поэтому возникает естественный вопрос: где его взять?

К тому же линзы, которые вы использовали в детстве делались из стекла и были довольно толстыми, а следовательно стекло необходимых размеров для солнечной печи будет еще более толстым. К тому же большое увеличительное стекло найти не так то просто. ведь они не особенно пользуются популярностью. Да и даже, если раздобыть такое стекло, то оно будет стоить весьма больших денег, а так же будет тяжелым, что значит неудобным в практическом использовании.

Ища ответы на эти вопросы в интернете, автор наткнулся на так называемую линзу Френнеля. Они пользуются гораздо большей популярностью по нескольким причинам. Во-первых, они могут иметь большие размеры и при этом толщину всего в несколько миллиметров. Во-вторых, они могут изготавливаться не только из стекла, но и из пластика, что сильно сказывается на цене подобных линз в сторону их дешевизны.

Такие линзы можно заказать через зарубежные интернет-магазины, такие как Таобао, Алиэкспресс, Ebay. Так же автор узнал, что такие линзы используются в моделях проекционных телевизоров.

Ниже представлена схема структуры одного из таких телевизоров:

Поэтому автор предпочел использовать линзу из старого уже не рабочего проекционного телевизора, такие кстати тоже можно поискать на барахолках радио-рынков.

В итоге с экрана проекционного телевизора была демонтирована линза Френеля таких же размеров.

Так как сама линза довольно тонкая и пластичная, то для ее практического использования необходимо создать каркас, в который она будет крепиться. Взяв за основу алюминиевый профиль и деревянные бруски, автор соорудил жесткую рамку под размеры линзы. Для того, чтобы устанавливать линзу в одно положение, автор сделал так же из деревянных брусков треногу, и просверлил в ее вертикальных направляющих несколько отверстий для крепления зажимов. На рамке линзы были так же сделаны специальные полки, в которые вставляются болты, закрепляя эти болты в соответствующие деления на ножнах подставки, можно регулировать высоту расположения и наклон линзы.

После того как линза оказалась на подставке, остается только вынести ее на солнце, определить точку фокусировки лучей и поставить в нее кастрюлю или сковородку, где будет готовиться пища. Будьте предельно аккуратны при установки посуды для приготовления под точку фокусировки солнечных лучей, так как температура в этой точке может достигать 1000 градусов. Для того, чтобы регулировать температуру готовки, следует помещать сковородку немного выше или ниже точки фокусировки.

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Линзы из пластиковой бутылки

В данном случае попробуем сделать двояковыпуклую линзу. В ходе работы понадобятся:

  • бумага;
  • пластиковая бутылка (желательно прозрачная);
  • ножницы;
  • пластилин/глина;
  • трубочки;
  • вода.

Изготовление

Также вместо трубочек можно использовать обыкновенный шприц и с его помощью наполнить линзу водой. В таком случае с одной стороны вставьте иголку шприца и постепенно наполняйте линзу водой, а с противоположной стороны необходимо сделать отверстие для воздуха.

Из чего делают контактные линзы?

Контактные линзы являются настоящей находкой для людей с аномалиями рефракции. Они позволяют вернуть четкость центрального и бокового зрения при дальнозоркости, близорукости, астигматизме и прочих заболеваниях глаз. Используя данные оптические изделия, человек может полноценно наслаждаться восприятием мира без ограничения движений. Кроме того, в отличие от очков, средства контактной коррекции не привлекают к себе внимания, а потому позволяют экспериментировать с макияжем и созданием образов.

Современные мягкие линзы изготавливаются из высококачественных гидрогелевых и силикон-гидрогелевых материалов, которые в достаточной степени увлажняют роговицу и снабжают ее кислородом.

Благодаря этому использовать данные оптические изделия могут люди с повышенной чувствительностью глаз и склонностью к появлению аллергической реакции. Мягкие линзы обеспечивают максимальный комфорт в процессе использования и имеют относительно быстрый период адаптации.

Однако в некоторых случаях показано применение жестких средств контактной коррекции, например, при кератоконусе (когда роговица истончается и принимает форму конуса) или при серьезных нарушениях зрения, когда мягкие модели неэффективны. В изготовлении данной продукции используются специальные жесткие полимеры, которые хорошо держат форму в процессе ношения. Большинство современных газопроницаемых линз также содержат силикон, что делает их более гибкими и обеспечивает достаточное пропускание кислорода к роговице по сравнению с моделями, выполненными из полимера РММА.

Контактные линзы бывают:

  • Мягкие. Обеспечивают максимальный комфорт в процессе использования. Изготавливаются из специальных гидрогелевых и силикон-гидрогелевых материалов. Применяются для коррекции зрения при различных аномалиях рефракции (как правило, слабой и средней степени).
  • Жесткие. Производятся из жестких газопроницаемых материалов (полимеров). Надежно фиксируются и хорошо держат форму. Используются при серьезных заболеваниях, когда мягкие модели малоэффективны (кератоконус, высокая степень близорукости и пр.).

Применение[ | ]

Создание параллельного пучка света линзой Френеля (находится в центре) Сечение плоско-выпуклой линзы. Поскольку оптический эффект достигается криволинейной поверхностью, часть материала линзы, не влияющая на кривизну, может быть удалена для получения более тонкой линзы. При этом линза становится ступенчатой и состоит из кольцевых зон
Основным недостатком линзы Френеля по сравнению с обычными линзами и традиционными объективами является высокий уровень паразитной засветки и разного рода «ложные изображения» из-за наличия переходных краевых участков между зонами, поэтому её использование для построения оптически точных изображений затруднено. Тем не менее уже есть положительный опыт построения и таких оптических систем. Перспективным направлением может быть построение космических телескопов диаметром в десятки и сотни метров с использованием линз Френеля на основе тонких мембран[9].

Линзы Френеля применяются:

  • в осветительных устройствах, особенно подвижных, для минимизации веса и затрат на перемещение;
  • в крупногабаритных фокусирующих системах морских маяков, в проекционных телевизорах, оверхед-проекторах (оскопах), фотовспышках, навигационных огнях, светофорах, железнодорожных линзовых светофорах и семафорных фонарях и фонарях пассажирских вагонов;
  • в основе современных безочковых 3D-телевизоров некоторых производителей (см. лентикулярный линзовый растр)[10];
  • в шлемах виртуальной реальности;
  • в инфракрасных (пирометрических) датчиках движения охранных сигнализаций;
  • в линзовых антеннах;
  • в оптико-локационной станции истребителя-бомбардировщика пятого поколения Lockheed Martin F-35 Lightning II.

В зеркальных фотоаппаратах линза Френеля используется вместо плоско-выпуклой коллективной линзы, которая строит изображение выходного зрачка объектива в плоскости окуляра видоискателя[11]. Таким образом достигается равномерная яркость изображения в пределах всего кадра и удобство визирования. Кольцевая структура линзы маскируется матированием плоской поверхности, предназначенной для фокусировки объектива, а паразитное рассеивание не оказывает влияния на изображение.

Выпускаются тонкие плоские лупы с размером до книжного листа, представляющие собой лист прозрачного пластика, на котором оттиснута линза Френеля. Линза Френеля в виде пластиковой плёнки, наклеенной на заднее стекло автомобиля, уменьшает мёртвую (невидимую) зону позади автомобиля при взгляде через зеркало заднего вида. Перспективным считается использование линз Френеля в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей, позволившее довести КПД солнечных элементов до 44,7 %[12].

Акустические линзы Френеля (точнее, изготавливаемые из звукопоглощающих материалов акустические зонные пластинки Френеля [1]) используются в акустике для формирования звукового поля.

  • Плоский, тонкий, прозрачный и гибкий пластиковый лист (лентикулярный линзовый растр), имеющий концентрические круги на нем, действует как линза Френеля.
  • Френелевская лупа размером с кредитную карту
  • Макрофотография поверхности линзы Френеля.
  • Линза Френеля для увеличения изображения на экране телевизора; у данной линзы практически отсутствует дисторсия
  • Вид на освещенный край кромки оптической системы посадки линзы Френеля на борту атомного авианосца «Дуайт Эйзенхауэр»
  • Принципиальная схема рассеивания света в фаре, где одна часть света отражается от параболического зеркала и преломляется через линзу Френеля
  • Линзы Френеля в маяке
  • Линза Френеля маршрутного светофора

Как выполняется установка акустической линзы на автомобиль

Каждый современный автомобиль оснащён акустической системой, обладающей определёнными характеристиками звуковоспроизведения. Её качество определяется двумя основными параметрами: первое – громкость, второе – качество звука. Именно исходя из этих характеристик, каждый уже состоявшийся автомобилист осуществляет непосредственную подборку акустической системы для своего личного транспортного средства с четырьмя колёсами.

Акустическая линза улучшает характеристики указанных выше двух параметров, поэтому она пользуется всегда активным спросом. Иногда у некоторых автовладельцев возникают трудности с установкой, так как есть определённые нюансы, которые не совсем ясно отражены в инструкции от производителя.

Важные моменты, которыми надо пользоваться в процессе инсталляции:

  • Установка акустической линзы выполняется позади автомобильного динамика (см. Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами);
  • Чаще всего приходится выполнять приклеивание данного устройства. На это непременно стоит обратить особое внимание, так как качество проклейки напрямую определит эффективность работы;
  • Усиление громкости и повышение качества звука – это ключевые функциональные задачи акустической линзы, которая при верной установке обеспечивает все на должном уровне;
  • Важно не допустить образования воздушных пузырей, могущих ухудшить звуковоспроизведение.

Практическая значимость акустической линзы

Инсталляция линзы самому

Акустическая линза сглаживает звучание звука, а это приводит к максимально плавному распространению звуковой волны. Для понимания этого процесса вопрос нужно рассмотреть в практической плоскости.

Итак, предположим, есть пустой стакан. Цель: налить в него воду с минимальным шумом. Если лить жидкость толчками, а не равномерно, то звук будет слышен при каждом толчке. Аналогичная ситуация и со звуковой волной, которая должна распространяться плавно и по всем направлениям примерно с одинаковой скоростью. Неравномерное распределение звука не только снижает громкость, но также создаёт шумы, которые снижают качество звучания.

Для автомобильной акустической системы важно её качество, а также громкость звучания. Есть также сопротивление и множество других показателей. По сути, они являются производными представленных выше параметров, являющихся ключевыми.

Когда происходит распространение звуковой волны в автомобиле, ей приходиться сталкиваться с различными поверхностями. Это вызывает определённые резонансы, которые приводят к неравномерному распределению звука и появлению шумов.

Рассмотрим преимущества акустической линзы:

  1. Акустическая линза поглощает звук и позволяет максимально равномерно распределяться звуковой волне по пространству. С одной стороны – это повышает громкость звучания, с другой – возрастает качество звуковоспроизведения.
  2. Акустическая линза – это чрезвычайно простое устройство, первый образец которого был выпущен в далеком 1832 году. Однако с этого момента базисный принцип остался неизменным. Её стоимость невысокая, установка не требует каких-либо специализированных навыков, а эффект весьма значимый.

Строение[ | ]

Линза Френеля, заменяющая сферическую линзу, состоит из концентрических колец, каждое из которых представляет собой участок конической поверхности с криволинейным профилем и является элементом поверхности сплошной линзы[7]. Предложена Огюстеном Френелем для морских маяков.

Благодаря такой конструкции линза Френеля имеет малую толщину и вес даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, чтобы снижалась её сферическая аберрация, и лучи точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком

(в кольцевых линзах Френеля)[8].

Линзы Френеля бывают кольцевыми

и
поясными
. Кольцевые концентрируют световой поток в одном направлении, поясные — по всем направлениям в определённой плоскости[7].

Диаметр линзы Френеля может составлять от долей сантиметра до нескольких метров. Крупные линзы, например, маячные, изготавливаются сборными из множества отдельных оптических элементов на общем металлическом каркасе.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: