Lente Fresnel ou como obter fogo do sol. Óptica. Lente. Lente de Fresnel. Projetor LCD caseiro para home theater com lente Fresnel princípio de funcionamento

É uma estrutura de anéis concêntricos adjacentes entre si, inventada pelo físico Augustin Fresnel. Uma lente com este formato foi originalmente usada em sistemas de iluminação, telas de projeção de TV, antenas de lentes, sensores de movimento, etc. Este é um dos primeiros dispositivos baseados no princípio da difração de luz. Hoje existe uma lente Fresnel para leitura, hobbies e outros usos domésticos. Existem até opções de bolso que são convenientes para levar consigo.

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Lente Fresnel Kromatech flexível "Régua", art. 23149ac204

Lente flexível bifocal com marcações de escala convenientes ao longo das bordas. A ampliação da lente principal é 3x, a lente adicional é 6x. Tamanho – 19 x 6,5 cm Cor do cabo – azul, branco, vermelho, rosa, verde (especificar na compra).

O que é uma lente Fresnel?

Devido à pequena aberração esférica, os raios de luz refratados emergem quase como um único feixe paralelo. Ou seja, a lente pode ser imaginada como um conjunto de anéis finos de prismas individuais de seção transversal triangular, refratando raios paralelos e desviando-os em um ângulo tal que, após a refração, eles convergem para um único ponto focal.

Não existe apenas uma lente convergente ou positiva, mas também uma lente divergente (negativa). No anel negativo, as ranhuras do prisma são feitas de um formato diferente. Devido à curta distância focal, o campo de visão é amplo e, de forma reduzida, pode caber nele uma área de imagem 2 a 3 vezes maior do que pode ser coberta a olho nu.

História da criação

No início do século XIX, foi montada na França uma comissão cuja tarefa era melhorar o desenho dos faróis. Naquela época, o farol era um dispositivo de navegação indispensável, por isso os estados marítimos europeus estavam interessados ​​em melhorá-los.

Para que a luz do farol seja visível a grande distância, a lanterna não deve apenas ser colocada numa torre alta, mas também a sua luz deve ser recolhida em raios. Para fazer isso, a luz foi colocada no foco de um espelho côncavo ou de uma grande lente convergente, mas esses métodos tinham uma série de desvantagens. Com a ajuda de um espelho obtém-se apenas um feixe, e como a luz deve ser visível em todos os lugares, foi necessário instalar vários espelhos com lanternas separadas em cada um. Se você ignorar a opção com espelhos, poderá instalar várias lentes em torno de uma lanterna, cujo tamanho deve ser bastante impressionante. Uma lente enorme pode simplesmente perder sua forma ou explodir devido ao calor, e também há uma grande probabilidade de heterogeneidade do material.

Para resolver este problema com elegância, o notável físico francês Auguste Jean Fresnel foi convidado para a comissão. Em 1819, ele propôs uma lente composta que eliminou as desvantagens de uma lente convencional: é um design leve na forma de anéis finos de prismas individuais de seção transversal triangular. Fresnel não calculou apenas a forma ideal. Ele desenvolveu a tecnologia de criação, supervisionou a produção e às vezes até atuou como trabalhador. O resultado foi brilhante e o brilho resultante da luz impressionou os marinheiros. Assim, os faróis franceses tornaram-se os melhores, o que foi reconhecido até pelos concorrentes marítimos de longa data - os britânicos.

Aplicação do dispositivo

O dispositivo insuperável criado há quase 200 anos permanece relevante até hoje. É utilizado não apenas em faróis, mas também na fabricação de faróis, sinalizadores, peças de projetores e semáforos. Seu baixo peso permite que seja integrado como parte de luminárias portáteis.

Existem muitas variantes desta invenção incrível destinadas ao uso doméstico. Por exemplo, uma lente de leitura Fresnel feita de plástico transparente leve com ranhuras circulares quase invisíveis. Esses dispositivos vêm em todos os formatos e muitos deles podem até ser dobrados.

A lente de estacionamento Fresnel é bastante popular, usada no lugar do espelho retrovisor panorâmico de um carro. Como um revestimento fino, é aplicado no vidro traseiro e, assim, proporciona um amplo ângulo de visão, reduzindo o ponto cego visual. Isso é feito para fins de segurança, facilidade de estacionamento em marcha à ré, controle do trailer ou reboque.

As faces do prisma revestidas com uma camada espelhada de alumínio podem ser usadas em telescópios de raios X. Esses espelhos e lentes são produzidos de forma muito ativa: por exemplo, eles podem ser produzidos em plástico flexível por quase quilômetros e depois usados ​​​​para ideias de design.

A lente Fresnel vem nas versões de mesa e retroiluminada, semelhante a qualquer outro dispositivo de ampliação para uso doméstico. É útil para uma pequena ampliação (2-2,5 vezes) da imagem de pequenos detalhes no processo de artesanato ou hobbies.

Muitos viajantes também usam lentes Fresnel. O preço e o peso são bastante modestos, então você sempre pode levar esse dispositivo com você. Por que é necessário ao viajar? Essa lente pode coletar a luz solar em um pequeno ponto que pode acender um fogo a partir de materiais secos - papel, papelão. Alguns turistas experientes adaptam-no para aquecer pequenas quantidades de água no campo.

Este artigo falará sobre lente de Fresnel e como usá-lo para fazer fogo.

Obter fogo do sol usando uma lupa é um processo muito trabalhoso, mas fascinante. No entanto, você sempre quer algo mais. Por exemplo, para que o fogo acenda imediatamente quando o feixe estiver focado em um objeto, sem segurar ritos e rituais xamânicos, isto é, sem muito esforço. Mas para isso você precisa coletar o máximo possível de raios solares em um feixe, ou seja, você precisa de uma lente grande diâmetro. Mas aqui está o problema: quanto às lentes de vidro comuns.

1. Uma lente de grande diâmetro é difícil de obter (comprar). (Normalmente, as lentes maiores têm cerca de 100-120 mm de diâmetro)
2. Essa lente não será barata.
3. Será inconveniente carregar com você, pois a lente grande pesa muito + é de vidro e pode quebrar.

Lente de Fresnel.

Lente Fresnel é plástico placa transparente com entalhes concêntricos. Todos os entalhes dão foco em um só lugar. Acontece que é uma espécie de lente composta. Ao mesmo tempo, a lente Fresnel podem ser tamanhos grandes e ser leve.

A maior lente que consegui encomendar em lojas online locais é esta lente aproximadamente o tamanho de uma folha A4 de paisagem. O preço é baixo em comparação com lupas de vidro.

As capacidades de ampliação desta lente pouco me interessaram. Deixe-me apenas dizer que sua multiplicidade é 3x.

Lente de Fresnel. Fazemos fogo com o sol.

Tendo finalmente saído para a natureza, testei as lentes Fresnel em ação. Então, no mês de setembro, a temperatura está um pouco abaixo de 20 graus Celsius, o tempo está ensolarado, o tempo é de pouco mais de 14 horas.

Vamos finalmente tentar colocar fogo em algo usando uma lente.
Sem hesitar encontro um graveto podre. Concentro um raio de sol nele. Em seguida, queimo um pouco em um só lugar.

E agora a lente fresnel superou todas as minhas expectativas. O graveto começa a carbonizar e então uma chama irrompe no lugar dos raios do sol!

Vamos tentar atear fogo em outra coisa, por exemplo pedaço de casca de bétula.
Direciono um feixe de luz sobre a casca da bétula, concentrando todos os raios em um só lugar com a lente. Noto que a lente é bem grande, então captar um raio de sol é um pouco mais difícil, você precisa manter uma direção perpendicular ao sol; Assim, a quantidade máxima de luz solar passa pela lente e é então focada em um ponto.

Nós a queimamos por um curto período de tempo e a casca da bétula também brilha com os raios do sol. A temperatura é suficiente para ignição.

Atear fogo com uma lente é um prazer. Por exemplo fácil atear fogo às folhas secas, dos quais há muito no outono. Aqui está, pegue um monte de folhas e coloque-as sobre uma chapa de ferro da grelha, para não acender o fogo aqui. A seguir, como de costume, pegamos uma lente Fresnel, usamos ela para concentrar um feixe de luz solar e queimá-lo em um só lugar.

As folhas iluminam, apesar do sol estar um pouco atrás das árvores, não houve necessidade de soprar!

Um material inflamável ainda melhor é a grama seca. Coletamos copas de plantas secas.

Isso resulta em um monte do tamanho de um punho.

Pisca quase instantaneamente! O material ideal nesta situação. Com cuidado, não acenda um incêndio!

Consegui fazer fogo usando uma lente fresnel. mesmo ao pôr do sol, quando o sol já se escondia atrás das árvores e fazia frio, embora aqui fosse necessário soprar a grama seca e a madeira podre das árvores.

Lente Fresnel como item de um kit de sobrevivência.

Vamos falar sobre a praticidade e utilidade das lentes fresnel. Em outras palavras, vale a pena levar uma lente fresnel em uma caminhada ou onde é melhor usá-la?

Observo também que estamos falando de uma lente fresnel exatamente do mesmo tamanho daquela que eu estava considerando. Já lentes de outros tamanhos possuem características completamente diferentes. Uma lente menor não é capaz de produzir fogo com a mesma eficácia; você terá muitos problemas com o material inflamável e, portanto, sem certas habilidades, o fogo pode não funcionar.
A lente é grande, em primeiro lugar já é muito volumosa (não cabe mais na bolsa) e, em segundo lugar, é ainda mais difícil de comprar ou adquirir.

Então as vantagens:

Agora os contras:

1. Sol, sol. Quantos dias de sol há em um ano. A dependência do sol é a principal e grande desvantagem ao fazer fogo com uma lupa.
2. A lente é feita de plástico, por isso pode quebrar se você pressionar com mais força. Os entalhes concêntricos também são fáceis de riscar. Portanto, é melhor usar algum tipo de estojo para a lente, por exemplo, uma pasta de papel ou um saco plástico ou lima.
3. A lente ainda é grande, os fósforos ou o isqueiro são bem menores.
4. Durante a queima, uma luz muito forte cega os olhos, mas não de forma crítica. Você pode usar óculos escuros, mas eu pessoalmente não os uso.

A conclusão que tirarei é que o uso de uma lente fresnel deste tamanho é aconselhável em viagens autônomas, quando o fornecimento de gás ou fósforos pode acabar. Quanto mais longa for a viagem autônoma, mais prático será o uso da lente. Em locais onde o sol brilha com frequência, uma lente frennel serve perfeitamente. Por exemplo, se você for às montanhas da Crimeia por algumas semanas.


Obrigado a todos! Desejo-lhe mais dias de sol!

Dispare usando um vídeo com lente fresnel.

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A lente Fresnel amplia o retrato de seu criador. (Página do volume “Física, Parte 2” da Enciclopédia Infantil da editora Avanta+).

Você pode coletar luz em um feixe estreito usando um espelho côncavo (a) ou lente (b), colocando a fonte de luz no ponto focal. Para um espelho esférico, ele fica a uma distância igual à metade do raio de curvatura do espelho.

Uma lente convergente pode ser considerada um conjunto de prismas que desviam os raios de luz para um ponto – o foco. Aumentando repetidamente o número desses prismas e reduzindo correspondentemente seu tamanho, obtemos uma lente quase plana - uma lente Fresnel.

Projeto do sistema de iluminação do farol (desenho Fresnel). A luz do queimador F é focada pelas lentes L e L", refletida pelos espelhos M. A luz do queimador, propagando-se para baixo, é refletida na direção desejada por um sistema de espelhos (mostrados em linhas pontilhadas).

Esta é a aparência de uma lente Fresnel moderna. Muitas vezes é feito de um pedaço de vidro.

Uma lente com régua de Fresnel focaliza os raios do sol da mesma forma e até melhor (porque é maior) do que uma lente de vidro normal. Os raios de sol por ele coletados incendiaram instantaneamente uma tábua de pinho seca.

Um dos criadores da teoria ondulatória da luz, o notável físico francês Augustin Jean Fresnel nasceu em uma pequena cidade perto de Paris em 1788. Ele cresceu como um menino doente. Os professores o consideravam estúpido: aos oito anos ele não sabia ler e mal conseguia se lembrar da aula. No entanto, no ensino médio, Fresnel demonstrou habilidades notáveis ​​em matemática, especialmente em geometria. Formado em engenharia, a partir de 1809 participou na concepção e construção de estradas e pontes em vários departamentos do país. No entanto, seus interesses e capacidades eram muito mais amplos do que simples atividades de engenharia nas regiões selvagens da província. Fresnel queria fazer ciência; Ele estava especialmente interessado em óptica, cujos fundamentos teóricos estavam apenas começando a tomar forma. Ele estudou o comportamento dos raios de luz que passam por orifícios estreitos, curvando-se em torno de fios finos e nas bordas das placas. Tendo explicado as características das imagens resultantes, Fresnel em 1818-1819 criou sua teoria de interferência óptica e difração - fenômenos que surgem devido à natureza ondulatória da luz.

No início do século XIX, os estados marítimos europeus decidiram melhorar conjuntamente os faróis - os dispositivos de navegação mais importantes da época. Na França, foi criada uma comissão especial para esse fim, e Fresnel foi convidado a trabalhar nela devido à sua rica experiência em engenharia e profundo conhecimento de óptica.

A luz do farol deve ser visível ao longe, por isso a lanterna do farol é elevada a uma torre alta. E para coletar sua luz em raios, a lanterna deve ser colocada no foco de um espelho côncavo ou de uma lente coletora, e bem grande. O espelho, claro, pode ser feito em qualquer tamanho, mas dá apenas um feixe, e a luz do farol deve ser visível de todos os lugares. Portanto, às vezes uma dúzia e meia de espelhos eram colocados em faróis com uma lanterna separada no foco de cada espelho (ver “Ciência e Vida” nº 4, 2009, artigo). Você pode montar várias lentes em torno de uma lanterna, mas torná-las do tamanho necessário - grande - é quase impossível. O vidro de uma lente enorme terá inevitavelmente heterogeneidades, perderá a sua forma sob a influência da sua própria gravidade e, devido ao aquecimento desigual, poderá rebentar.

Foram necessárias novas ideias e a comissão, tendo convidado Fresnel, fez a escolha certa: em 1819, propôs o desenho de uma lente composta, desprovida de todas as desvantagens inerentes a uma lente convencional. Fresnel provavelmente raciocinou desta forma. Uma lente pode ser imaginada como um conjunto de prismas que refratam raios de luz paralelos - desviam-nos em ângulos tais que, após a refração, eles convergem para o ponto focal. Isso significa que, em vez de uma lente grande, você pode montar uma estrutura na forma de anéis finos a partir de prismas individuais de seção triangular.

Fresnel não só calculou o formato dos perfis dos anéis, mas também desenvolveu a tecnologia e supervisionou todo o processo de sua criação, muitas vezes desempenhando as funções de um simples trabalhador (os subordinados revelaram-se extremamente inexperientes). Seus esforços produziram resultados brilhantes. “O brilho da luz produzida pelo novo aparelho surpreendeu os marinheiros”, escreveu Fresnel a amigos. E até os britânicos - concorrentes de longa data dos franceses no mar - admitiram que os designs dos faróis franceses revelaram-se os melhores. Seu sistema óptico consistia em oito lentes Fresnel quadradas com lado de 2,5 m e distância focal de 920 mm.

190 anos se passaram desde então, mas os projetos propostos por Fresnel continuam sendo um dispositivo técnico insuperável, e não apenas para faróis e bóias fluviais. Até recentemente, o vidro de vários semáforos, faróis de carros, semáforos e partes de projetores de palestras eram feitos na forma de lentes Fresnel. E recentemente surgiram lupas na forma de réguas feitas de plástico transparente com ranhuras circulares quase imperceptíveis. Cada uma dessas ranhuras é um prisma anular em miniatura; e todas juntas formam uma lente convergente, que pode funcionar tanto como lupa, ampliando um objeto, quanto como lente de câmera, criando uma imagem invertida. Essa lente é capaz de captar a luz do Sol em um pequeno ponto e atear fogo a uma tábua seca, sem falar em um pedaço de papel (especialmente preto).

Uma lente Fresnel pode ser não apenas convergente (positiva), mas também divergente (negativa) - para isso você precisa fazer ranhuras anulares de prisma em um pedaço de plástico transparente de formato diferente. Além disso, uma lente Fresnel negativa com distância focal muito curta possui um amplo campo de visão nela, de forma reduzida, é colocado um pedaço da paisagem, duas a três vezes maior do que o que é coberto a olho nu; Essas placas de lentes “menos” são usadas em vez de espelhos retrovisores panorâmicos em carros grandes, como microônibus e peruas.

As bordas dos prismas em miniatura podem ser revestidas com uma camada espelhada - digamos, por pulverização catódica de alumínio. Então a lente Fresnel se transforma em espelho, convexo ou côncavo. Fabricados com nanotecnologia, esses espelhos são utilizados em telescópios que operam na faixa de raios X. E espelhos e lentes para luz visível estampados em plástico flexível são tão fáceis de fabricar e baratos que são produzidos literalmente por quilômetro na forma de fitas para enfeites de janelas ou cortinas de banheiro.

Houve tentativas de usar lentes Fresnel para criar lentes planas para câmeras. Mas dificuldades técnicas atrapalharam os designers. A luz branca num prisma é decomposta num espectro; a mesma coisa acontece nos prismas miniatura das lentes de Fresnel. Portanto, tem uma desvantagem significativa - a chamada aberração cromática. Por causa disso, uma borda de arco-íris aparece nas bordas das imagens dos objetos. Em boas lentes, a borda é eliminada com a instalação de lentes adicionais (ver “Ciência e Vida” nº 3, 2009, artigo). O mesmo poderia ser feito com lentes Fresnel, mas então uma lente plana não seria mais possível.

Apesar da variedade de sensores infravermelhos de movimento, quase todos eles têm a mesma estrutura. O elemento principal neles é um pirodetector, ou pirodetector, que inclui dois elementos sensíveis.

A zona de detecção do receptor pirotécnico é composta por dois retângulos estreitos. Para aumentar a área de detecção de um feixe retangular para o valor máximo possível
e aumentar sua sensibilidade, são utilizadas lentes convergentes.

A lente convergente tem formato convexo e direciona os raios ópticos incidentes sobre ela para um ponto F - este é o foco principal da lente. Se você usar várias dessas lentes, a área de detecção aumentará.

O uso de lentes esféricas convexas torna o design do aparelho mais pesado e caro. Portanto, os sensores infravermelhos de movimento e presença usam lentes Fresnel.

Lente de Fresnel. História da criação

O físico francês Auguste Fresnel propôs seu projeto para uma lente de farol em 1819.

A lente Fresnel é derivada de uma lente esférica. Este último foi dividido em vários anéis, de espessura reduzida. Foi assim que surgiu uma lente plana.

Graças a esse formato, as lentes passaram a ser feitas a partir de uma fina placa de plástico, o que possibilitou sua utilização em dispositivos de iluminação e sensores de movimento e presença.

As lentes do sensor são compostas de muitos segmentos chamados lentes Fresnel. Cada segmento varre uma área específica da área de cobertura do sensor. Os formatos das lentes do sensor de movimento determinam o formato da zona de detecção.

Por exemplo, dispositivos de teto possuem formato de lente hemisférica, correspondendo a 360 graus. Para dispositivos com lentes cilíndricas, geralmente é de 110 a 140 graus. Existem também formas quadradas de zonas de detecção.

A linha de sensores infravermelhos de movimento e presença da B.E.G apresenta lentes Fresnel de alta qualidade que proporcionam excelente desempenho de detecção.

LENTE DE FRESNEL

Na seção anterior, determinamos que para iluminar nosso painel LCD precisamos de uma lente Fresnel, ou “Fresnel”. A lente leva o nome de seu inventor, o físico francês Augustin Jean Fresnel. Originalmente usado em faróis. A principal propriedade do fresnel é que ele é leve, plano e fino, mas ao mesmo tempo possui todas as propriedades de uma lente normal. Fresnel consiste em ranhuras concêntricas de perfil triangular. O passo das ranhuras é comparável à altura do seu perfil. Assim, acontece que cada ranhura é, por assim dizer, parte de uma lente normal.

Deve-se observar que o projetor utiliza um par em vez de um fresnel. Se você encontrar um fresnel de um retroprojetor, observe que ele é liso em ambos os lados, ou seja, na verdade, consiste em dois fresnels, com as superfícies nervuradas voltadas uma para a outra e coladas ao longo do perímetro.

Por que usar dois fresnels e você consegue sobreviver com um?

Dê uma olhada no diagrama e tudo ficará claro.

Se estiver usando apenas um fresnel, a lâmpada precisa estar com foco aproximadamente duplo. Os raios da lâmpada também convergirão aproximadamente em foco duplo. A distância focal mínima dos fresnels disponíveis é de 220 mm. Isso significa que a estrutura terá que ser bastante ampliada. Mas o mais importante é que a essa distância da lâmpada ao fresnel, o ângulo sólido efetivo da lâmpada acaba sendo muito pequeno.

Ao usar 2 fresnels, ambas as desvantagens podem ser eliminadas. A fonte de luz está localizada um pouco mais próxima da distância focal do fresnel esquerdo e forma uma fonte “imaginária” fora da distância focal dupla do fresnel direito. Depois de passar pelo fresnel direito, os raios convergirão entre o foco e o foco duplo.

Voltemos ao nosso design óptico da seção anterior (queremos dizer que temos dois fresnels, embora um esteja desenhado):

Lembra que eu disse que esse diagrama é simplificado? Se tudo fosse como foi desenhado, não precisaríamos da lente. Cada raio da fonte de luz passaria por um único ponto de Fresnel, depois por um único ponto na matriz e voaria ainda mais até atingir a tela e formar um ponto da cor desejada nela. Para uma fonte pontual e uma matriz ideal isso seria verdade. Agora vamos adicionar realismo - fonte não pontual.

Devido ao fato de utilizarmos uma lâmpada como fonte de luz, ou seja, corpo luminoso de dimensões finitas e bem definidas, o esquema real da passagem dos raios será assim:

1ª etapa de construção - o fresnel esquerdo forma uma “imagem virtual” do arco elétrico da lâmpada. Precisamos dele para construir corretamente o caminho dos raios através do fresnel direito.

2ª etapa de construção - esquecemos a presença da lente esquerda e construímos o caminho dos raios para a lente direita, como se a imagem “imaginária” fosse real.

Etapa 3 - descarte tudo o que for desnecessário e combine os dois esquemas.

Não é difícil adivinhar que é no ponto onde se forma a imagem do arco da lâmpada que precisamos instalar a lente. A imagem do arco, neste caso, carrega informações sobre a cor de cada pixel da matriz por onde a luz passou (não mostrada na figura).

Qual distância focal os fresnels devem ter?

O Fresnel voltado para a lâmpada é obtido com o foco mais curto possível para um ângulo de cobertura maior. A distância focal do segundo fresnel deve ser 10-50% maior que a distância focal da lente (distância de 1-2 cm do fresnel à matriz, a própria matriz está localizada entre o foco e o foco duplo da lente, dependendo na distância da lente à tela). Na verdade, os fresnels mais comuns no mercado são aqueles com 2 distâncias focais: 220 mm e 330 mm.

Ao escolher a distância focal dos fresnels, é preciso atentar para o fato de que, diferentemente das lentes convencionais, os fresnels são caprichosos com o ângulo de incidência da luz. Deixe-me explicar com dois diagramas:

A peculiaridade é que os raios incidentes na superfície fresnel corrugada devem ser paralelos ao eixo óptico (ou ter um desvio mínimo dele). Caso contrário, esses raios “voarão para longe”. No diagrama da esquerda, a fonte de luz está aproximadamente no foco da lente esquerda, de modo que os raios entre as lentes correm quase paralelos ao eixo óptico e eventualmente convergem aproximadamente para o foco da segunda lente. No diagrama da direita, a fonte de luz está localizada muito mais próxima do que a distância focal, de modo que alguns dos raios incidem nas superfícies não funcionais da lente direita. Este efeito é tanto maior quanto maior for a distância do foco à fonte e quanto maior for o diâmetro da lente.

1. As lentes devem ser colocadas com os lados ranhurados voltados um para o outro e não vice-versa.

2. É aconselhável colocar a fonte de luz o mais próximo possível do foco da primeira lente e, como resultado:

3. A capacidade de mover a fonte de luz para ajustar o ponto em que o feixe converge para a lente é limitada a apenas alguns centímetros, caso contrário a imagem perderá brilho nas bordas e aparecerá moiré.

Qual deve ser o tamanho dos fresnels?

De que material devem ser feitos os fresnels?

Os fresnels mais disponíveis no momento são os de acrílico óptico (em outras palavras, plexiglass). Possuem excelente transparência e são ligeiramente elásticos. Para o nosso propósito, isso é suficiente, considerando que a qualidade dos fresnels NÃO TEM ABSOLUTAMENTE NENHUMA INFLUÊNCIA na nitidez e geometria da imagem (apenas no brilho).

Como lidar com fresnels?

1. Evite deixar impressões digitais no lado ranhurado do fresnel. Lave bem as mãos com sabão antes de qualquer operação com fresnels. O melhor é embrulhar os fresnels em filme plástico para embalagem de alimentos desde o momento da compra até o final dos experimentos.

2. Se aparecerem impressões digitais no lado ranhurado, NÃO tente apagá-las. Nenhum detergente (incluindo limpadores de janelas à base de amônia) ajuda, porque... não penetre fundo o suficiente. Ao mesmo tempo, as nervuras exteriores das ranhuras são ligeiramente arredondadas e as partículas do guardanapo/algodão utilizado para limpar ficam obstruídas entre as ranhuras. Como resultado, o fresnel começa a espalhar os raios. É melhor deixar com impressões digitais. Você pode limpar o lado liso, mas somente se tiver certeza de que o detergente não entrará no lado estriado.

3. Monitore a temperatura. Não permita que os fresnels aqueçam acima de 70 graus. A 90 graus, as lentes começam a flutuar e o feixe de luz perde a forma. Pessoalmente, estraguei um conjunto de lentes por causa disso. Para controlar a temperatura, use um testador de termopar. Vendido em qualquer loja de rádio.

LENTE

Acho que você entende o que é uma lente e por que ela é necessária. O mais importante é escolhê-lo corretamente e, depois de escolhido, saber onde comprar :) Para escolher, precisamos conhecer 4 características principais:

Número de lentes

Em princípio, uma única lente, por exemplo uma lupa, pode servir como lente. Porém, quanto mais longe do centro da imagem, pior será a sua qualidade. Aparecerão distorções esféricas (aberrações), aberrações cromáticas (devido a diferentes ângulos de refração de raios de diferentes comprimentos de onda, por exemplo, um ponto branco se transforma em um pedaço de arco-íris), perda de nitidez. Portanto, para obter a máxima qualidade de imagem, são utilizadas lentes acromáticas compostas por 3 ou mais lentes. Estes foram utilizados em epidiascópios, câmeras antigas, equipamentos de fotografia aérea, etc. Os retroprojetores também usam lentes de três lentes, mas esses modelos de projetores são mais caros do que os modelos com lentes de lente única.

Comprimento focal

A distância focal da lente determina a que distância do objeto original (matriz) ela deve ser colocada e o tamanho da imagem que você obterá na tela. Quanto maior for a distância focal, menor será o tamanho da tela, mais longe da tela o projetor poderá ser colocado e mais longo será o corpo do projetor. E vice versa.

Ângulo de visão

Mostra o tamanho da imagem de origem que a lente pode capturar, mantendo brilho, nitidez (resolução) aceitáveis, etc. “Aceitável” é um conceito flexível. Se para uma fotografia aérea o ângulo de visão estiver indicado no passaporte, por exemplo, 30 graus, isso pode significar que na verdade cobrirá 50 graus, mas a nitidez nas bordas não é mais adequada para fotografia aérea, mas para o nosso projetor , onde não é necessária alta resolução, é bastante adequado.

Abertura e abertura relativa

A abertura relativa, simplesmente, é a relação entre o diâmetro da lente e sua distância focal. É indicado como uma fração, por exemplo 1:5,6, onde 5,6 é o “número f-stop”. Se tivermos uma lente com diâmetro interno de 60 mm e distância focal de 320 mm, sua abertura relativa será de 1:5,3. Quanto maior a abertura (menor número f), maior será a abertura da lente - a capacidade de transmitir o brilho de um objeto - e pior será geralmente a nitidez/resolução.

Qual deve ser a abertura relativa?

A abertura relativa pode ser encontrada conhecendo o diâmetro da lente e a distância focal. Em relação ao nosso design óptico, podemos dizer que o diâmetro das lentes objetivas não deve ser inferior ao tamanho da imagem do arco da lâmpada formado pelos fresnels. Caso contrário, parte da luz da lâmpada será perdida.

Agora é hora de fazer mais um esclarecimento ao nosso design óptico.

É óbvio que a matriz dispersa os raios que passam por ela. Aqueles. Cada raio que atinge a matriz sai dela na forma de um feixe de raios com diferentes desvios angulares. Como resultado, a imagem do arco da lâmpada no plano da lente fica “embaçada” e aumenta de tamanho, mas continua a carregar informações sobre as cores dos pixels da matriz.

Nossa tarefa é coletar essa “imagem borrada do arco” completamente com a lente.

Daí a conclusão: a abertura relativa da lente deve ser tal que capture a imagem da lâmpada, mas nada mais.

Qual deve ser a distância focal e o ângulo de visão?

Esses parâmetros são determinados pelo tamanho da imagem original (matriz), pela distância da lente à tela e pelo tamanho da imagem desejada na tela.

Lente F=L*(d/(d+D)), onde

Distância L até a tela

d-diagonal da matriz

Diagonal da tela D

Aqui está uma calculadora para cálculos (retirada de www.opsci.com, ligeiramente adaptada e traduzida para uma linguagem compreensível)