Линза френеля что это: Линза Френеля — это… Что такое Линза Френеля?

Линза Френеля — это… Что такое Линза Френеля?

Поперечное сечение
(1) линзы Френеля и
(2) обычной линзы. Создание параллельного пучка света линзой Френеля (находится в центре).

Ли́нза Френе́ля — сложная составная линза. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями (как обычные линзы), а из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля. Предложена Огюстеном Френелем.

Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а следовательно, и вес) линзе Френеля даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, что сферическая аберрация линзы Френеля невелика, лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля).

Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными. Кольцевые направляют световой поток в каком-либо одном направлении.

Поясные линзы посылают свет от источника по всем направлениям в определённой плоскости.

Диаметр линзы Френеля может составлять от единиц сантиметров до нескольких метров.

Применение

Основным недостатком линзы Френеля является то, что из-за наличия переходных краевых участков между зонами велик уровень паразитной засветки и разного рода «ложных изображений» (по сравнению с обычными линзами и традиционными объективами). 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^[1].
• Массово применяется в осветительных устройствах, особенно подвижных, для минимизации веса и затрат на перемещение.
• Помещая линзу Френеля вблизи фокальной плоскости объектива и окуляра оптической системы (в зеркальных фотоаппаратах), конструкторы достигают максимальной равномерности освещённости изображения на матовом стекле видоискателя. При этом кольцевая структура линзы маскируется матовым стеклом, а паразитное рассеивание не оказывает влияния на изображение.
• Линзы Френеля применяются в крупногабаритных фокусирующих системах морских маяков, в проекционных телевизорах, оверхед-проекторах (кодоскопах), Линзы Френеля в маяке фотовспышках, светофорах, железнодорожных семафорных фонарях и фонарях пассажирских вагонов.
• Сверхплоская лёгкая лупа — тонкий лист пластика, отлитый в форме линзы Френеля, оказывается удобным увеличительным стеклом для людей с пониженным зрением, вынужденных читать текст, напечатанный мелким шрифтом. Благодаря малой толщине, такая лупа используется как закладка и линейка. Увеличивающая линза Френеля в виде плоского пластикового экрана.
• Акустические линзы Френеля (в действительности — не линзы, а акустические зонные пластинки Френеля [1]) применяют при формирования звукового поля в акустике. Изготавливают из звукопоглощающих материалов.
• Пластиковая плёнка в виде линзы Френеля, наклеенная на заднее стекло автомобиля, уменьшает мёртвую (невидимую) зону позади автомобиля при взгляде через зеркало заднего вида.
• Перспективным в настоящее время считается использование линз Френеля в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей.
• Линзы Френеля применяются в инфракрасных (пирометрических) датчиках движения охранных сигнализаций.

См. также

Примечания

Датчики и сенсоры онлайн журнал

Линзы Френеля — это оптические элементы, имеющие ступенчатую поверхность. Они широко используются в датчиках, где не требуется высокого качества фокусировки: в световых конденсорах, увеличителях и устройствах фокусировки детекторов присутствия. линзы Френеля изготавливаются из стекла, акрила (для видимого и ближнего И К диапазона) и полиэтилена (для дальнего ИК диапазона). История линз Френеля началась в 1748 году, когда граф Буффо предложил вытачивать внутри стеклянных линз концентрические круглые ступеньки. После разрезки все кольца остаются линзами, направляющими падающие лучи в точку общего фокуса, положение того определяется уравнением (4. 24). При изменении кривизны поверхности меняется угол преломления лучей. Части колец, отображенные на рисунке буквами «х», не вносят никакого вклада в фокусирование лучей. При удалении этих секций (рис. 4.13Б) фокусирующие свойства линзы останутся прежними. Если теперь оставшиеся кольца сместить относительно друг друга до образования плоской поверхности (рис. 4.13В), получится линза Френеля, фокусирующие свойства той будут почти такие же, как у исходной плосковыпуклой линзы. Все концентрические элементы линз Френеля направляют падающие световые лучи в общую точку фокуса. Рис. 4.13 Концепция линз Френеля Линзы Френеля обладают рядом достоинств по сравнению с обычными линзами: некрупным весом, малой толщиной, способностью менять кривизну (справедливо для пластиковых линз), и, самое главное, низкими потерями на поглощение светового потока Последнее свойство особенно важно при изготовлении линз для среднего и дальнего ИК диапазонов, где поглощение в материалах может быть очень значительным. По этой причине почти все детекторы движения, работающие в дальнем ИК диапазоне, построены на основе линз Френеля. В настоящее время широко применяются линзы Френеля двух типов: с постоянным шагом (рис. 4.14А) и с постоянной глубиной (рис. 4.14Б). На практике бывает очень трудно изготовить линзы с одинаковой крутизной поверхности каждой ступени, поэтому все ступеньки выполняют с плоским профилем Чтобы не ухудшать фокусирующие свойства линзы, все ступени должны располагаться, как можно, ближе друг к другу. Рис. 4.14. линзы Френеля А — с постоянным шагом, Б — с постоянной глубиной В линзах с постоянным шагом угол наклона <р каждого зубца зависит от расстояния h до оптической оси, поэтому по мере удаления от центра глубина зубцов возрастает. Если диаметр линзы, по крайней мере, в 20 раз меньше фокусного расстояния, ее центральная часть может быть плоской. Для более коротких фокусных расстояний центральная часть должна быть сферической. Угол наклона каждой ступени может быть определен по следующей формуле, справедливой только для малых значений И: (4.28) В линзах с постоянной глубиной при увеличении расстояния от центра меняются и угол наклона <р, и расстояние между зубцами г. При расчете линз могут потребоваться следующие уравнения. Расстояние от зубца до центра может быть найдено по его порядковому номеру Ј (считается, что центр имеет нулевой порядковый номер). а угол наклона зубца по формуле: Полное количество ступеней в линзе может быть найдено через апертуру (максимальный размер) линзы: Линзы Френеля могут быть слегка изогнутыми, если этого требует конструкция датчика. Однако это может привести к смещению точки фокуса. Это позволило уменьшить толщину линз и снизить потери энергии. Однако в таких линзах преломление света происходит только на поверхности, поскольку внутри них лучи проходят строго по прямым линиям. Идея графа Буффо была модифицирована в 1822 году Августином Френелем (1788–1827), сконструировавшим линзы, кривизна различных колец которых зависит от расстояния до центра, в связи с чем, в таких устройствах практически отсутствует сферическая аберрация. На рис. 4.13 проиллюстрирована концепция линз Френеля на примере плосковыпуклых линз, разрезанных на несколько концентрических колец. Если линза изгибается внутрь радиуса кривизны, фокусное расстояние уменьшается. Поскольку линзы со сферической поверхностью страдают от явлений аберрации, в устройствах, где требуется осуществлять фокусировку с высокой точностью, непрерывная поверхность линзы, контур той определяется концентрическими зубцами, не должна быть сферической. На практике часто используется коническая поверхность с осевой симметрией относительно оси z, описываемая стандартным уравнением (рис. 4.15): С и К определяются несколькими факторами: необходимым фокусным расстоянием, коэффициентом преломления и особенностями конструкции устройства, для того предназначена линза. Рис. 4.15. Сравнение профилей сферической и несферической линз .   Список тем   Назад   Вперед     Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями.

По вопросам размещения статей   пишите на email: datchikisensor@yandex.ru

Линза Френеля для проекционного дисплея

Что такое линза Френеля:

Что линза Френеля был изобретен французским физиком Августин линза Френеля, Augustin линза Френеля в первую очередь используется эта конструкция объектива для построения стеклянная линза Френеля — маяка объектива в 1822.

 

Линза Френеля в тонкий и плоский оптический объектив, который состоит из серии малых узкие концентрические канавки на поверхности Легкий пластиковый лист в целях уменьшения толщины, вес и стоимость. Каждый паз находится в несколько иной точки зрения по сравнению с рядом и с той же фокусное расстояние, с тем чтобы сосредоточить внимание на свет в направлении центрального координационного центра. Каждый паз можно рассматривать в качестве отдельных малых объектив для параллельных сгиба световые волны Френеля и сосредоточить внимание на свете. Объектив фактически устраняет некоторые сферические аберрации.

 

В объектив Френеля — это специальные оптические линзы. Он теперь может быть изготовлена из пластика, таких как акрил линзы Френеля, PMMA, экологичные cholride (ПВХ), из поликарбоната (PC) и HDPE. Традиционное стекло выпуклые линзы будут плотная и очень дорого, но пластиковые линзы Френеля с тонким, легкая и недорогая альтернатива.

 

Паз с высокой плотности имеет более высокое качество проекции изображения. В объектив Френеля — это хорошее решение для качественного изображения и эффективность при значительно меньших затратах. Линза Френеля в обычно с поправкой на сферической аберрации.  

 

Применение линза Френеля:

Приложения для линз Френеля включать освещение, Лампа Френеля, маяка, проектор, аксессуары для проекторов, линза Френеля лупы, чтение лупы, ТВ проекции, конденсатор, камеры, фонаря направленного света автомобильных фар, солнечной энергии, концентратор солнечных батарей, солнечных фотоэлектрических, экран проекционный экран, Пассивный детектор движения, знак трафика, коллиматор flight simulator, оптическая система посадки, лупы, фотометрические, LGP (направляющую пластину) Пиром объектив, лампа, виртуальная реальность крепления головки блока дисплея, Oculus раскол, банк ATM, заднее окно и т.д.

 

Типов линз Френеля:

Типы линза Френеля: позитивные линза Френеля, негативные линза Френеля, линзы Френеля массив, цилиндрические линзы Френеля, линзы Френеля циркуляр, линейных линзы Френеля, линзовый объектив Френеля, дифракции Френеля, линза Френеля размышления, линза Френеля расщепитель светового пучка и линза Френеля призмы.  

 

Преимущества линза Френеля:

Что линза Френеля совместимый объектив могут быть разработаны и изготовлены в очень больших размеров с небольшой вес в связи с менее 4 мм толщина, поэтому стоимость будет ниже по сравнению с традиционными magnifiers. В отличие от обычных стеклянный объектив будет 200 мм на периферии, весом более 50 кг и тысячу долларов.

 

Значительно уменьшить толщину объектива приводит к существенной экономии материальных затрат. Линза Френеля может снизить вес, который снижает и ассамблеи с точки зрения затрат. Чрезвычайно гигантские линзы Френеля до 1000мм могут быть использованы для замены весьма дорогостоящее обычных наружного зеркала заднего вида в сборе в крупных оптических систем.

 

Конструкция линзы Френеля:

Для определения оптических линз Френеля дизайн уравнения, все параметры определяются для каждого отдельного приложения. Несколько зоне Френеля формулы используются в линза Френеля технологий для точности инструментальной машин и electroforming алмазов и процессов литьевого формования.  

Чертеж:

Изображения продукта:

Линзы френеля назначения принцип действия.

Расчет линз френеля. Что такое линза Френеля

Линза Френеля

Создание параллельного пучка света линзой Френеля (находится в центре).

Ли́нза Френе́ля — сложная составная линза . Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями (как обычные линзы), а из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля. Предложена Огюстеном Френелем .

Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а следовательно, и вес) линзе Френеля даже при большой угловой апертуре . Сечения колец у линзы строятся таким образом, что сферическая аберрация линзы Френеля невелика, лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля).

Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными . Кольцевые направляют световой поток в каком-либо одном направлении. Поясные линзы посылают свет от источника по всем направлениям в определённой плоскости.

Диаметр линзы Френеля может составлять от единиц сантиметров до нескольких метров.

Применение

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Линза Френеля» в других словарях:

линза Френеля — ступенчатая линза — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы ступенчатая линза EN Fresnel lens … Справочник технического переводчика

У этого термина существуют и другие значения, см. Линза (значения). Двояковыпуклая линза Линза (нем. Linse, от лат. … Википедия

Сложная составная линза, применяемая в маячных и сигнальных фонарях. Предложена О. Ж. Френелем. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферич. или иными поверхностями, как обычные линзы, а из отд. примыкающих друг к другу концентрич … Физическая энциклопедия

ФРЕНЕЛЯ — (1) дифракция (см. ) сферической световой волны, при рассмотрении которой нельзя пренебречь кривизной поверхности падающей и дифрагировавшей (либо только дифрагировавшей) волн. В центре дифракционной картины от круглого непрозрачного диска всегда… … Большая политехническая энциклопедия

Участки, на к рые разбивают поверхность фронта световой волны для упрощения вычислений при определении амплитуды волны в заданной точке про странства. Метод Ф. з. используется при рассмотрении задач о дифракции волн в соответствии с Гюйгенса… … Физическая энциклопедия

Оптическое стекло, служащее для концентрации светового потока, исходящего от лампы, в узкий, почти цилиндрический пучок. Для этого светящаяся нить лампы д. б. установлена точно в фокусе Л., а размеры нити возможно меньшие. Л. бывают гладкие и… … Технический железнодорожный словарь

Поперечное сечение линзы Френеля и обычной линзы Линза Френеля сложная составная линза. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями, как обычные линзы, а из отдельных примыкающих друг к другу… … Википедия

Сложная составная линза, применяемая в маячных и сигнальных фонарях. Предложена О. Ж. Френелем (См. Френель). Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферическими или иными поверхностями, как обычные линзы, а из отдельных… … Большая советская энциклопедия

Плоско выпуклая линза Линза (нем. Linse, от лат. lens чечевица) обычно диск из прозрачного однородного материала, ограниченный двумя полированными поверхностями сферическими или плоской и сферической. В настоящее время всё чаще применяются и т. н … Википедия

Линза Френеля — сложная составная линза. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями (как обычные линзы), а из отдельных, примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля. Предложена Огюстеном Френелем.

Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а следовательно, и вес) линзе Френеля даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, что сферическая аберрация линзы Френеля невелика, лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля).

Линза Френеля — один из первых приборов, действие которого основано на физическом принципе дифракции света.

Данный прибор, и по сей день не утерял своего практического значения. Общая схема физической модели, на которой основано его действие, представлена на (рис. 1).

Рис. 1 Схема построения зон Френеля для бесконечно удаленной точки наблюдения (плоская волна)

Примем, что в точке О расположен точечный источник оптического излучения длины волны l. Естественным образом, как всякий точечный источник, он излучает сферическую волну, волновой фронт которой и изображен на рисунке окружностью. Зададимся условием изменить данную волну на плоскую, которая будет распространяться вдоль пунктирной оси. Несколько волновых фронтов этой изменяемой волны, отстающих друг от друга на l/2, изображены на (рис. 1). Для начала отметим, что рассматриваем изменяемую плоскую волну из имеющейся сферической в свободном пространстве. Поэтому, в соответствие с принципом Гюйгенса-Френеля, “источниками” данной изменяемой волны могут служить лишь электромагнитные колебания в имеющейся. И если это не устраивает пространственное распределение фазы этих колебаний, то есть волновой фронт (сферический) исходной волны. Давайте попробуем его подкорректировать. Проведем все по действиям.

Действие первое: заметим, что с точки зрения вторичных волн Гюйгенса — Френеля (которые сферические) пространственное смещение на целую длину волны в любом направлении не меняет фазы вторичных источников. Поэтому мы можем позволить себе например “разорвать” волновой фронт исходной волны как показано на (рис. 2).

Рис. 2 Эквивалентное распределение фазы вторичных излучателей в пространстве

Таким образом, мы “разобрали” исходный сферический волновой фронт на “кольцевые запчасти” номер 1, 2… и так далее. Границы этих колец, называемых зонами Френеля, определяются пересечением волнового фронта исходной волны с последовательностью смещенных друг относительно друга на l/2 волновых фронтов “проектируемой волны”. Получившаяся картинка уже существенно “попроще”, и представляет собой 2 слегка “шероховатых” плоских вторичных излучателя (зеленый и красный на рис. 2), которые однако, гасят друг друга из-за упомянутого полуволнового взаимного смещения.

Итак, мы видим, что зоны Френеля с нечетными номерами не только не способствуют выполнению поставленной задачи, но даже активно вредительствуют. Способов борьбы с этим два.

Первый способ (амплитудная линза Френеля). Можно данные нечетные зоны просто геометрически закрыть непрозрачными кольцами. Так и делается в крупногабаритных фокусирующих системах морских маяков. Конечно, этим можно не добиться идеальной коллимации пучка. Можно увидеть, что оставшаяся, зеленая, часть вторичных излучателей во-первых, не совсем плоская, а во-вторых разрывная (с нулевыми провалами на месте бывших нечетных зон Френеля).

Поэтому строго коллимированная часть излучения (а ее амплитуда — ни что иное как нулевая двумерная Фурье-компонента пространственного распределения фазы зеленых излучателей по плоскому волновому фронту с нулевым смещением, см. (рис. 2) будет сопровождаться широкоугловым шумом (все остальные Фурье-компоненты кроме нулевой). Поэтому линзу Френеля почти нереально использовать для построения изображений — только для коллимации излучения. Однако, тем не менее коллимированная часть пучка будет существенно мощнее, чем в отсутствие линзы Френеля, поскольку мы по крайней мере избавились от отрицательного вклада в нулевую Фурье-компоненту от нечетных зон Френеля.

Второй способ (фазовая линза Френеля). Можно сделать кольца, закрывающие нечетные зоны Френеля, прозрачными, с толщиной, соответствующей дополнительному фазовому набегу l/2. В таком случае волновой фронт “красных” вторичных излучателей сместится и станет “зеленым”, см. рис. 3.

Рис.3 Волновой фронт вторичных излучателей за фазовой линзой Френеля

Реально фазовые линзы Френеля имеют два варианта исполнения. Первый представляет собой плоскую подложку с напыленными полуволновыми слоями в областях нечетных зон Френеля (более дорогостоящий вариант). Второй — это объемная токарная деталь (или даже полимерная штамповка по единожды сделанной матрице, вроде грампластинки), исполненная в виде “ступенчатого конического пьедестала” со ступенькой в полдлины волны фазового набега.

Таким образом, Френелевские линзы позволяют справиться с колимацией пучков большой поперечной апертуры, одновременно являясь плоскими деталями небольшого веса и относительно небольшой сложности изготовления. Эквивалентная по эффективности обычная стеклянная линза для маяка весит с полтонны и стоит немногим дешевле, чем линза для астрономического телескопа.

Обратимся теперь к вопросу о том, что произойдет при смещении источника света вдоль оси относительно линзы Френеля, спроектированной исходно для коллимации излучения источника в положении О (рис. 1). Исходное расстояние от источника до линзы (то есть исходную кривизну волнового фронта на линзе) заранее условимся называть фокусным расстоянием F по аналогии с обычной линзой, см. (рис. 4).

Рис. 4 Построение изображения точечного источника линзой Френеля

Итак, чтобы при смещении источника из положения О в положение А линза Френеля продолжала быть линзой Френеля, нужно, чтобы границы зон Френеля на ней остались прежними. А эти границы — это расстояния от оси, на котором пересекаются волновые фронты падающей и “проектируемой” волны. Исходно падающая имела фронт с радиусом кривизны F, а “проектируемая” была плоской (красным цветом на рис. 4). На расстоянии h от оси эти фронты пересекаются, задавая границу какой-то из зон Френеля,

где n — номер зоны, начинающейся на этом расстоянии от оси.

При перемещении источника в точку А радиус падающего волнового фронта увеличился и стал R1 (синий цвет на рисунке). Значит, нам надо придумать новую поверхность волнового фронта, такую, чтобы она пересеклась с синей на том же расстоянии h от оси, дав то же MN на самой оси. Мы подозреваем, что такой поверхностью проектируемого волнового фронта может быть сфера с радиусом R2 (зеленый цвет на рисунке). Докажем это.

Расстояние h легко рассчитывается из “красной” части рисунка:

Здесь мы пренебрегаем малым квадратом длины волны по сравнению с квадратом фокуса — приближение, полностью аналогичное параболическому приближению при выводе обычной формулы тонкой линзы. С другой стороны, мы хотим найти новую границу n-й зоны Френеля в результате пересечения синего и зеленого волновых фронтов, назовем ее h2. Исходя из того, что мы требуем прежней длины отрезка MN:

Наконец, требуя h=h2, получаем:

Это уравнение совпадает с обычной формулой тонкой линзы. Более того, оно не содержит номера n рассматриваемой границы зон Френеля, а значит, справедливо для всех зон Френеля.

Таким образом, мы видим, что линза Френеля может не только коллимировать пучки, но и строить изображения. Правда, нужно иметь ввиду, что линза все-таки ступенчатая, а не непрерывная. Поэтому качество изображения будет заметно ухудшено за счет примеси высших Фурье-компонент волнового фронта, обсуждавшихся в начале этого раздела.

То есть линзу Френеля можно использовать для фокусирования излучения в заданную точку, но не для прецизионного построения изображений в микроскопических и телескопических устройствах.

Все вышесказанное относилось к монохроматическому излучению. Однако можно показать, что путем аккуратного выбора диаметров обсуждавшихся колец можно добиться разумного качества фокусировки и для естественного света.

Несмотря на разнообразие инфракрасных датчиков движения, практически все они одинаковы по своей структуре. Основным элементом в них является пироприемник, или пиродетектор, который включает в себя два чувствительных элемента.

Зона обнаружения пироприемника – два узких прямоугольника. Чтобы увеличить зону обнаружения с одного луча прямоугольной формы до максимально возможного значения
и повысить ее чувствительность, используются собирающие линзы.

Собирающая линза по форме выпуклая, она направляет падающие на нее оптические лучи в одну точку F – это главный фокус линзы. Если использовать несколько таких линз, зона обнаружения увеличится.

Использование сферических выпуклых линз утяжеляет и удорожает конструкцию устройства. Поэтому в инфракрасных датчиках движения и присутствия используется линза Френеля.

Линза Френеля. История создания

Французский физик Огюст Френель в 1819 году предложил свою конструкцию линзы для маяка.

Линза Френеля образована от сферической линзы. Последнюю разделили на множество колец, уменьшенных по толщине. Так получилась плоская линза.

Благодаря такой форме, линзы начали изготавливать из тонкой пластиковой пластины, что позволило применять их в осветительных устройствах и датчиках движения и присутствия.

Линзы датчика состоят из множества сегментов, представляющих собой линзы Френеля. Каждый сегмент сканирует определенную область зоны охвата датчика. Формы линз датчиков движения определяют форму зоны обнаружения.

Например, у потолочных устройств форма линз – полусфера, соответственно 360 градусов. У устройств с цилиндрической формой линз она обычно составляет 110-140 градусов. Есть и квадратные формы зон обнаружения.

Линейка инфракрасных датчиков движения и присутствия компании B.E.G имеет высококачественные линзы Френеля, которые обеспечивают отличные параметры обнаружения.

В этой статье речь пойдет о линзе френеля и о том как с ее помощью добыть огонь.

Добыть огонь от солнца с помощью увеличительного стекла — процесс весьма трудоемкий, но увлекательный. Однако всегда хочется чего то большего. Например, чтобы огонь вспыхивал тут же при фокусировании луча на предмете, без проведения шаманских обрядов и ритуалов , то есть без особых стараний. Но для этого нужно собрать в пучок как можно больше солнечных лучей, то есть нужна линза большого диаметра . Но тут то и вся загвоздка: Что касается обычной стеклянной линзы.

1. Линзу большого диаметра сложно достать(купить).(Обычно самые большие линзы в около 100-120 мм в диаметре)
2. Такая линза будет стоить недешево.
3. Ее будет неудобно носить с собой, так как большая линза много весит + она стеклянная и может разбиться.

Ну в общем сплошные неудобства и трудности. Теперь поговорим о линзе френеля.

Линза френеля.

Линза френеля — это пластиковая прозрачная пластина с концентричными насечками . Все насечки дают фокус в одном месте. Получается некая составная линза. При этом линза френеля может быть больших размеров и иметь малый вес.

Самую большую линзу которую мне удалось заказать в местных интернет магазинах это линза размером примерно с альбомный лист А4 . Цена невелика по сравнению со стеклянными лупами.

Увеличительные способности этой линзы меня мало интересовали. Скажу лишь что кратность ее равна 3х.

Линза френеля. Добываем огонь от солнца.

Выбравшись, наконец, на природу, я испытал линзу френеля в действии. Итак, сентябрь месяц, температура чуть ниже 20 градусов цельсия, погода солнечная,время чуть больше 14 часов.

Попробуем наконец что нибудь поджечь с помощью линзы.
Не долго думая нахожу трухлявую палку. Концентрирую на ней пучок солнечных лучей. Далее немного выжигаю на одном месте.

И вот линза френеля превзошла все мои ожидания. Палка начинает обугливаться, а затем на месте солнечных лучей вспыхивает пламя!

Попробуем поджечь что-нибудь другое, например кусочек бересты .
Навожу пучок света на бересту, концентрирую все лучи в одном месте линзой. Отмечу что линза достаточно большая, поэтому поймать солнечный зайчик чуть тяжелее, необходимо выдерживать перпендикуляр по направлению к солнцу. Таким образом максимальное количество солнечных лучей проходит сквозь линзу и затем фокусируется в одной точке.

Совсем недолго выжигаем и береста также вспыхивает от солнечных лучей. Температура достаточная для воспламенения.

Поджигать линзой одно удовольствие. Например легко поджечь сухую листву , которой осенью ну очень много. Вот пожалуйста собираем кучку листьев, кладем на железный лист от мангала, чтобы не устроить тут пожар. Далее как обычно берем линзу френеля, концентрируем с ее помощью пучок солнечных лучей и выжигаем на одном месте.

Листья загораются, не смотря на то что солнце было слегка за деревьями, дуть не пришлось!

Еще более лучший трут-это сухая трава. Собираем высохшие верхушки растений.

Получается вот такой пучок размером с кулак.

Вспыхивает почти мгновенно! Идеальный трут в данной ситуации. Осторожно, не устройте пожар!

С помощью линзы френеля у меня получилось добыть огонь даже на закате , когда солнце уже скрывалось за деревьями и становилось холодно, правда тут приходилось раздувать высохшую траву и гнилушки от деревьев.

Линза френеля как предмет в наборе для выживания.

Поговорим о практичности и полезности линзы френеля. Другими словами стоит ли брать линзу френеля с собой в поход или где ее лучше применять.

Отмечу так же что речь идет о линзе френеля именно таких размеров, какой рассматривал я. Так как линзы других размеров обладают совершенно другими характеристиками. Линза меньших размеров не способна так эффективно добывать огонь, придется весьма заморачиваться с трутом, и соответственно без определенных навыков огонь может вообще не получиться.
Линза же больших размеров, во-первых уже весьма грамоздкая(уже не поместится в сумку), во-вторых ее еще сложнее купить или приобрести.

Итак плюсы:

Теперь минусы:

1. Солнце,солнце. Как же мало солнечных дней бывает в году. Зависимость от солнца это главный и жирный минус при добыче огня от увеличительного стекла.
2. Линза сделана из пластика, поэтому может сломаться если надавить посильнее. Так же легко поцарапать концентричные насечки. Поэтому для линзы лучше приспособить какой-нибудь чехол, например папку для бумаги ну или полиэтиленовый пакет или файл.
3. Линза все же большая, спички или зажигалка гораздо меньше.
4. Во время выжигания слишком яркий свет слепит глаза, но не критично. Можете одевать солнцезащитные очки, но лично я ими не пользуюсь.

Вывод сделаю такой, что использование линзы френеля такого размера целесообразно в автономных походах, когда запас газа или спичек может иссякнуть. Чем дольше автономный поход тем практичнее будет применение линзы. В местах где часто светит солнце линза френнеля вполне сгодится. Например если поехать в Крым в горы на пару недель.

Всем спасибо! Желаю вам побольше солнечных дней!

Огонь с помощью линзы френеля видео.

На этом все. Отставляйте комментарии.!

В былые времена приближение к берегу для моряков было самой опасной частью их пути. Из-за неблагоприятных климатических условий мели или прибрежные скалы могли стать причиной кораблекрушения. Спасали моряков маяки, лучшие навигационные конструкции того времени. Долгое время на их вершинах просто разжигали костры, позже источниками света служили пока не стали применять электричество. В XIX веке светом, спасающим жизнь, стала линза Френеля, делающая свет маяка наиболее ярким и видимым издалека.

Составная сложная линза была создана Огюстеном Френелем, французским физиком, создателем волновой теории света. Линза Френеля составлена из отдельных небольшой толщины концентрических колец, примыкающих друг к другу и образующих цилиндр с источником света внутри. В сечении кольца имеют форму призм. Каждое из колец собирает свет в параллельный узкий пучок лучей, расходящийся от центра. При вращении цилиндра вокруг источника света лучи света простираются до самого горизонта. Цвет лучей, их число, временной промежуток между ними составляют особый неповторимый почерк маяка. Сводка с характеристиками различных маяков имелась на борту кораблей, и именно по ней моряки узнавали, какой маяк перед ними.

Линзы Френеля, установленные на маяках, стали важнейшим шагом в оснащении их мощными источниками света. Данные сложные составные линзы позволили увеличить концентрацию силы света до 80 000 свечей. До изобретения Френеля сфокусировать свет горящего фитиля или фонаря можно было, только поместив фонарь в фокус достаточно большого диаметра или вогнутого зеркала. Для этих целей был необходим цельный оптический элемент большого размера, который под воздействием собственной тяжести мог лопнуть. Поэтому использовались десятки вогнутых зеркал, в фокусе каждого из них находился отдельный фонарь. Это решение было неудобным.

Составная линза Френеля помогла достигнуть увеличения силы света, его концентрации в заданном направлении. Сборка отдельных оптических элементов не отражала свет, а работала на просвет, вращаясь вокруг излучающего во всех направлениях постоянного по интенсивности источника света.

С тех пор конструкции Френеля остаются непревзойденным техническим устройством, используемым не только для речных бакенов и маяков. В виде линз Френеля сначала делали стекла различных сигнальных фонарей, светофоров, автомобильных фар, деталей лекционных проекторов. Затем были созданы лупы в виде линеек, изготовленных из с малозаметными круговыми бороздками, каждая из которых являлась миниатюрной кольцевой призмой, а в целом они являли собой собирающую линзу. Полученная линза применяется как лупа для увеличения предмета, как объектив фотоаппарата, создающий перевернутое изображение.

Со временем сфера применения линз Френеля значительно расширилась. Она включает в себя разработку фототехники, различных осветительных приборов, датчиков слежения охранных систем, концентратора энергии для зеркал, применяемых в телескопах. Оптические свойства линз также используются в сфере мультимедиа. Так, компанией DNP, крупнейшим производителем высокотехнологичных проекционных экранов, на основе линзы создаются экраны Supernova. А в экранах обратной проекции применяется не только линза Френеля, но и другие оптические технологии, что позволяет получить уникальнейшие средства отображения.

В зависимости от области применения линзы могут иметь разный диаметр, различаться по типу. Известны два типа линз: кольцевые и поясные. Первые созданы для направления потока световых лучей в одну сторону. Кольцевые линзы нашли применение при ручной работе с мелкими деталями, вытеснив обычные лупы. Поясные линзы, способные пропускать пучки света в любых заданных направлениях, используются в промышленной отрасли.

Линза Френеля может быть положительной (собирающей) и отрицательной (рассеивающей). Отрицательная поливиниловая линза с коротким фокусом заметно увеличивает Она известна как линза Френеля парковочная. Расширение угла обзора, которое она дает, позволяет увидеть препятствия, находящиеся внизу за автомобилем, не входящие в поле зрения боковых зеркал или зеркало заднего обзора. Такая линза существенно облегчает маневрирование при парковке, буксировке прицепа и позволяя избежать наезда на играющих детей, животных или другие объекты.

Линза Френеля стала многофункциональным средством, ее изобретение сыграло немаловажную роль в развитии технологической сферы.

Рекомендуем также

Плоская линза создаёт идеальное изображение / Хабр

Физики из Гарвардской школы инженерного дела и прикладных наук (School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) создали плоскую линзу диаметром 1 мм и толщиной 60 нм, которая преломляет световые волны так же, как обычная объёмная линза, но без оптических искажений.

Чтобы понять принцип работы новой линзы, нужно вспомнить школьный курс оптики. Обычная линза изменяет направление световых волн благодаря эффекту фазовой задержки на границе двух сред с разной плотностью. Поскольку скорость света имеет разное значение — отсюда и возникает фазовая задержка.

^{Анимация Олега Александрова}

Вся традиционная оптика построена на таком эффекте, но не новая линза гарвардских физиков. Вместо использования материалов разной плотности и со специальной формой, они генерируют фазовую задержку с помощью точно рассчитанной сетки наноантенн на плоской поверхности — так называемого метаматериала.

Сама линза миллиметрового размера изготовляется из кремния. При толщине 60 нанометров пластинка остаётся прозрачной. Поверхность покрывается нанометровым слоем золота, из которого вытравливаются частицы нужной формы и располагаются концентрическими кругами. Антенна каждой формы реагирует с электромагнитным излучением на разной длине и создаёт фазовую задержку прямо на поверхности линзы. В правой части иллюстрации показана фазовая задержка для каждого участка. Таким образом, свету не нужно проходить через толщу обычной линзы — и поэтому исчезают многие характерные оптические искажения.

Как сообщается в пресс-релизе, можно делать такие линзы для «широкого диапазона: от инфракрасного до терагерцового», то есть от 1000 нм до 1 мм, если соответствующим образом подобрать размер, угол и расстояние между антеннами. Предполагается, что в первую очередь линза найдёт применение в оптоволоконных маршрутизаторах.

Заметим, что видимый диапазон 740-380 нм не попадает в упомянутую вилку, для него требуются наноантенны чуть меньшего размера. Но не за горами то время, когда будет создан коммерчески доступный метаматериал нанометровой толщины и для видимого света. Первые опытные образцы такого метаматериала появились несколько лет назад. Это совершенно революционная технология, которая может полностью трансформировать оптическую промышленность.

Результаты своей работы учёные опубликовали в журнале Nano Letters.

Линза Френеля Aputure F10 Fresnel

X

Перед приездом необходимо сделать заказ на сайте!

ул. Крутые ключи, 33

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

Красная Глинка, 4 квартал, 17

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Ново-Садовая, 181 А

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

ул. 5-я Просека, 110Б

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

Дыбенко, 98

Время работы: Пн-Пт 08:00-20:00, Сб-Вс 10:00-20:00

ул. Ленинградская, 23

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Чернореченская, 4

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Молодогвардейская, 180, 19

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Дзержинского, 24

Время работы: Пн-Вс 10:00-21:00

Бакинская, 38

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

Николаевский пр-т, 6

Время работы: Пн-Вс 10:00-21:00

ул. Вольская, 71/42, 1 этаж

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

ул. Ленинградская, 75

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

Ул. Ново-Садовая, 220а

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Ново-Садовая, 6

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

проспект Ленина, 5

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

пр-кт Масленникова, 14

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

ул. Революционная, 70, стр.3, 105

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Аэродромная, 40, офис 103

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

п. Мехзавод, 1-й квартал, 31

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Ново-Вокзальная, 217

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

Ул. Ново-Садовая, 164

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 09:00-20:00

ул. Советской Армии, 181

Время работы: Пн-Пт 10:00-22:00, Сб-Вс 10:00-18:00

пр-т Кирова, 201

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

ул. Ташкентская, 137

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Гагарина, 85

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Тухачевского, 80

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

ул. Каховская, 19

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 09:00-20:00

пр. Металлургов, 56

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 09:00-20:00

ул. Братьев Коростелевых, 79

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Сергея Лазо, 58, 2

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул.Победы, 4

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

ул. Клиническая, 23, 37

Время работы: Пн-Вс 09:00-20:00

ул. Осетинская, 4, 2

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. 22 Партсъезда, 46 В

Время работы: Пн-Пт 10:00-20:00, Сб-Вс 10:00-18:00

ул. Молодежная, 10

Время работы: Пн-Пт 09:00-20:00, Сб-Вс 09:00-20:00

Недорогие приборы с линзой Френеля для фото и видеосъемки

Продолжая статьи на тему использования линз Френеля в фото и видеосъемке, я выпускаю очередной обзор. В данном случае у меня была возможность сравнить обычный LED-светильник и [raw2]LED-светильник GreenBean с линзой Френеля[/raw2], который любезно предоставил [raw2]магазин оборудования для видеосъемки GBvideo[/raw2].

Студийный светодиодный осветитель GreenBean Fresnel 150 LED

Линзы Френеля — прибор для студийной фотосъемки

Линзы Френеля и спот-насадки — практическое применение (студийная фотосъемка)

1. Насколько качественно сделан осветитель и насколько удобно им управлять, насколько сильно греется осветитель.
2. Как сделана линза Френеля, чем отличается от аналогов других фирм и какой мягкости даёт переход из света в тень.
3. Насколько узким получается пучок света в сравнении с осветителем без линзы Френеля
4. Цветовая температура источника и как она меняется в зависимости от его мощности
5. Спектр источника

Будет две части тестирования. Первая, которую вы читаете — больше про конструктив, основные параметры и удобство пользования. Вторая — про светотеневой рисунок (фото с моделью) и цветовую температуру приборов.

1. GreenBean Fresnel 150 LED
2. LED CD 1000WS (LED прибор без линзы Френеля)
3. Broncolor Pulsospot 4

GreenBean Fresnel 150 LED

GreenBean Fresnel 150 LED

Про плюсы и минусы светодиодных источников в сравнении с галогенными можно говорить много. Для студийного фотографа не так важно экономить электричество, сколько параметры самого света. И если бы не произошёл небольшой качественный скачок в качестве светодиодов для студийных приборов, то и говорить было бы не о чём. Но сейчас уже можно серьезно обсуждать использование светодиодных источников, которые дают достаточно яркий свет и мало греются. Кстати, GreenBean Fresnel 150 LED оснащен встроенным вентилятором, что нехарактерно для недорогих приборов. Это радует, т.к. хоть прибор и мало греется, но все-таки греется.

Помогает отводить тепло и ребристый алюминиевый корпус прибора. Я оценил конструкцию «а ля большой радиатор». Внутри тоже есть радиатор, тут всё продумано.

Прибор имеет встроенные рельсы, по которым перемещается лампа, и это позволяет регулировать диаметр светового пятна.

Цветовая температура без фильтров составляет 5500 К, что соответствует дневному свету. С фильтром можно получить 3200 К, более «теплый» свет. Тесты цветовой температуры еще впереди.

Мощность лампы 150 Вт, но на приборе указано 1500 w/s. Т.е. предполагается, что он светит в 10 раз ярче, чем лампа накаливания той же мощности. Сравним.

Слева светодиодный прибор на 100 Вт без линзы Френеля. В центре GreenBean Fresnel 150 LED. Справа прибор с линзой Френеля и галогеновой лампой 300 Вт.

Как видим, GreenBean Fresnel 150 LED точно светит гораздо ярче, чем галогенка 300 Вт, как минимум.

Главная причина — направленность света. Светодиоды светят узким пучком света, что даёт яркий направленный пучок, в отличие от галогеновых ламп, которые светят во все стороны.

Прибор имеет плавную регулировку мощности на задней панели. Это тоже большой плюс, т.к. многие бюджетные осветители не имеют регулировки вовсе.

Broncolor Pulsospot 4

Broncolor Pulsospot 4

Один из приборов Broncolor Pulsospot 4 — импульсный. Я его использую по двум причинам. Во-первых, у него тоже есть линза Френеля и она другой конструкции.

Как видите, на линзе имеются «соты». Что это даёт в отличие от других линз Френеля, пока непонятно.

Во-вторых, у него есть пилотная галогеновая лампа 300 W, которая может быть использована как источник постоянного света.

Цветовая температура галогеновой лампы с уклоном в желтую часть спектра, как у всех ламп накаливания. Плюс добавляет рыжего УФ-фильтр, который выполнен с помощью специального покрытия на линзе (или само стекло такое?). Если использовать только галогеновые источники в кадре, то это не является проблемой, достаточно правильно установить Баланс Белого.

Прибор греется, но не очень сильно, т.к. и мощность лампы невысока и внутри прибора достаточно места, а с задней части стоит мощный швейцарский вентилятор. Страну производителя вентилятора отмечаю потому, что вентилятор качественный и довольно тихий.

Прибор имеет рельсы, по которым ездят салазки с лампами и отражатель, так что можно менять диаметр светового пятна (угол светового потока от 15 до 40 град).

LED CD 1000WS (LED прибор без линзы Френеля)

Третий прибор не имеет линзы Френеля и даёт свет максимально рассеянный (для светодиодного источника).
Также этот прибор не имеет регулировки яркости. Уж как есть.

Мощность прибора 100 Вт, которые помечены, как 1000 w/s. Т.е. в 10 раз ярче, чем 100 Вт лампа накаливания. На фото сравнения всех трех источников выше видно, что он ярче, чем 300 Вт, как минимум.

светодиоды внутри прибора

Цветовая температура не регламентирована, но, полагаю, она приблизительно 5500К (мы будем измерять цветовую температуру всех приборов во второй части статьи с помощью колорметра). Регулировки яркости нет, что спасает этот прибор от больших проблем с цветовой температурой. С другой стороны, если вы используете несколько приборов, то нет гарантии, что они дадут одинаковую цветовую температуру.

Мы направили все три прибора на фон и на приборах, которые позволяют менять диаметр светового пятна, сделали минимальное пятно и максимальное. Посмотрели приблизительный светотеневой рисунок (также будет детальное исследование во второй части).

GreenBean Fresnel 150 LED

Максимально широкий угол пучка света.

Минимальный угол пучка света.

На выходе получается довольно приятное пятно с ярким центром и сильным падением освещенности к краям. Такой свет легко использовать и в фотосъемке и в видеосъемке.

LED CD 1000WS (LED прибор без линзы Френеля)

Неконтролируемый свет. Очень широкое распространение светового пучка. При том, что сам свет жёсткий, использовать его имеет смысл только с рассеивателями, шторками и флагами. «Чистый» он мало интересен.

Broncolor Pulsospot 4

На максимальном диаметре пятна не хватает мощности лампы, чтобы что-то внятное снять. Всё-таки прибор предназначен для работы с лампой-вспышкой. Возможно, можно было его задействовать, если вставить более мощную галогеновую лампу. Но не уверен, что прибор на это рассчитан. Есть вариант Broncolor Flooter и Fresnel attachment, которые являются насадками на стандартные световые головки. Тогда можно использовать 650 Вт галогеновую лампу световой головки. Но это всё «левой рукой правое ухо».

на минимальном пятне

Светодиодный осветитель GreenBean Fresnel 150 LED показал себя неплохо. Он достаточно компактный (особенно в сравнении с LED CD 1000WS) и даёт мощный пучок света. Угол пучка света хорошо регулируется с помощью рельсов. Яркость светового пятна плавно регулируется диммером.
Прибор мало греется и в нём всё сделано для того, чтобы не нагреваться. Можно спокойно его касаться в любом месте (вспомним моноблоки Elinchrom с пилотной лампой 1000 Вт! Вот где можно легко получить ожог).
Рукоять, которой наклоняется прибор, удобно расположена снизу, что намекает на работы выше уровня глаз снимаемой модели, что логично.

LED CD 1000WS (LED прибор без линзы Френеля) сразу огорчает отсутствием диммера. Мощность светового потока не регулируется, нужно использовать затемняющие фильтры. Свет распространяется почти во все стороны и отсекать его можно только грубо, шторками. Если у вас совсем нет осветителей, то он может быть решением, но в целом я бы лучше взял GreenBean Fresnel 150 LED, у которого намного больше возможностей (в том числе и размер!).

Broncolor Pulsospot 4 — отличный прибор для работы с импульсным светом, но не очень подходит для работы с постоянным светом. В первую очередь мала мощность галогенной лампы. Здесь нужно, как минимум, 1000 Вт. Но выдержит ли её прибор — большой вопрос. Прибор имеет активное охлаждение вентилятором на 220В, так что охладить потенциально корпус прибора было бы возможно. С другой стороны рисковать дорогим прибором не хочется. Одна из следующих статей будет «как я разобрал Broncolor Pulsospot 4». Там вы увидите всю начинку и в том числе вентилятор.

По первой части тестирования приборов можно сказать, что GreenBean Fresnel 150 LED очень удобен. Я бы сам себе его взял, если бы не был адептом импульсного света.

А вы можете его приобрести в [raw2]GBvideo[/raw2]

P.S. Мне не платят за рекламу прибора, так что можете считать мои впечатления вполне искренними.

Потрясающие примеры работы с линзами Френеля от известной французской фотостудии Harcourt

[lock]

[/lock]

Преимущества линз Френеля | Эдмунд Оптикс

Теория | Производство | Приложения

Линзы Френеля состоят из серии концентрических канавок, вытравленных в пластике. Их тонкая и легкая конструкция, доступность как малых, так и больших размеров, а также отличная светосила делают их полезными в различных областях применения. Линзы Френеля чаще всего используются в приложениях для сбора света, таких как конденсаторные системы или установки излучателя / детектора. Их также можно использовать в качестве увеличительных линз или проекционных линз в системах освещения и для создания изображений.

Линза Френеля (произносится как fray-NEL) заменяет изогнутую поверхность обычной оптической линзы серией концентрических канавок. Эти контуры действуют как отдельные преломляющие поверхности, изгибая параллельные световые лучи до общего фокусного расстояния (рис. 1). В результате линза Френеля, хотя физически имеет узкий профиль, способна фокусировать свет аналогично обычной оптической линзе, но имеет несколько преимуществ по сравнению с более толстой линзой.

Рисунок 1: Профиль линзы Френеля

ТЕОРИЯ ЛИНЗ ФРЕСНЕЛЯ

Движущий принцип концепции линзы Френеля заключается в том, что направление распространения света в среде не изменяется (если не рассеивается).Вместо этого световые лучи отклоняются только от поверхности среды. В результате основная масса материала в центре линзы служит только для увеличения веса и поглощения в системе.

Чтобы воспользоваться этим физическим свойством, 18 физиков ^-го -го века начали экспериментировать с созданием того, что сегодня известно как линза Френеля. В то время в стекле прорезали бороздки для создания кольцевых колец криволинейного профиля.Этот изогнутый профиль при выдавливании образовывал обычную изогнутую линзу — сферическую или асферическую (рис. 2). Благодаря такому оптическому свойству, аналогичному обычному оптическому объективу, линза Френеля может предложить немного лучшие характеристики фокусировки в зависимости от области применения. Кроме того, высокая плотность канавок позволяет получать изображения более высокого качества, а низкая плотность канавок обеспечивает лучшую эффективность (что необходимо в приложениях для сбора света). Однако важно отметить, что когда требуется высокоточная визуализация, лучше всего подойдут обычные синглетные, дублетные или асферические оптические линзы.

Рисунок 2: Сравнение бокового профиля для плосковыпуклой (PCX) и линзы Френеля

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИНЗ FRESNEL

Первые линзы Френеля были изготовлены путем кропотливой шлифовки и полировки стекла вручную. В конце концов, расплавленное стекло разливали в формы, но только с развитием пластиков оптического качества и технологии литья под давлением в 20^-м -м веке использование линз Френеля во многих промышленных и коммерческих целях стало практичным.

Линзы Френеля

могут быть изготовлены из различных материалов. Они производятся от акрила до поликарбоната и винила, в зависимости от желаемой рабочей длины волны. Акрил является наиболее распространенным субстратом из-за его высокого коэффициента пропускания в видимой и ультрафиолетовой (УФ) областях, но поликарбонат является предпочтительным субстратом в суровых условиях из-за его устойчивости к ударам и высокой температуре.

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Хотя французский физик Огюстен-Жан Френель (1788–1827) не был первым, кто концептуализировал линзу Френеля, он смог популяризировать ее, интегрировав в маяки.С тех пор линзы Френеля использовались в самых разных областях, от коллимации света и сбора света до увеличения.

Коллимация света

Линза Френеля может легко коллимировать точечный источник, разместив его на расстоянии одного фокусного расстояния от источника. В системе с конечным сопряжением сторона линзы Френеля с канавками должна быть обращена к более длинному сопряженному элементу (рис. 3–4), поскольку это обеспечивает наилучшие характеристики.

Рисунок 3: Коллимация света точечного источника с линзой Френеля

Световая коллекция

Одним из наиболее распространенных применений линзы Френеля является сбор солнечного света, который считается почти параллельным (бесконечно-сопряженная система).Использование линзы Френеля для сбора света идеально подходит для концентрации света на фотоэлементе или для нагрева поверхности. Например, линзу Френеля можно использовать для популярного домашнего обслуживания, такого как обогрев дома или бассейна! В этих случаях общая площадь поверхности линзы определяет количество собираемого света.

Рисунок 4: Коллимация света точечного источника с линзой Френеля

Увеличение

Еще одно распространенное применение линзы Френеля — увеличение.Его можно использовать как лупу или проекционный объектив; однако это не рекомендуется из-за высокого уровня искажений. Кроме того, качество изображения не сравнивается с качеством более точной системы, учитывая количество искажений.

Обычно линзы Френеля используются в солнечных батареях, но они идеальны для любых применений, требующих недорогих, тонких и легких положительных линз. Линзы Френеля — не новая технология, но их распространение увеличилось с улучшением технологий производства и материалов.Линзы Френеля — это поистине уникальные оптические линзы, которые делают их отличным инструментом для целого ряда интересных и забавных оптических конструкций.

Как работают линзы Френеля?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 8 апреля 2021 г.

Если тебе не повезло попасть в шторм на море, Нет ничего более обнадеживающего, чем дружеский подмигивание с ближайшего маяка. Но вы когда-нибудь задумывались, как этот свет может путешествовать так далеко? океан? В значительной степени это связано с линзами — удивительными изогнутыми линзами Френеля (произносится «Fre-nel» с тихой буквой «s»), которые концентрируют свет в сверхмощный луч.Давайте посмотрим внимательнее как они работают!

Фото: Если вы видите свет, проходящий через кусок стекло или пластик с этим странным узором из концентрических кругов на поверхности, вы можете быть уверены, что смотрите на линзу Френеля.

Как линзы Френеля питают маяк

Фотографии: линза Френеля на маяке Анвил-Пойнт недалеко от Суонедж в Дорсете, Англия, который был первоначально построен в 1881 году и полностью автоматизирован более века спустя, в 1991 году.

Маяк использует те же науки, что и телескоп, но работает в прямо противоположным образом — с помощью линзы Френеля.Стеклянные линзы телескопа преломляют (отклоняют) световые лучи от далеких объектов, так что они кажутся намного ближе. Но в маяке линза Френеля, обернутая вокруг лампы, концентрирует световые лучи в мощный и параллельный луч, чтобы люди могли его видеть, просто обнаженным глаза, на расстояние 30 км (около 20 миль) или больше!

Это стало возможным благодаря трем хитростям:

1. В маяках используются удивительно мощные ксеноновые лампы (немного немного похожи на неоновые лампы) что в сотни тысяч раз ярче, чем лампы в вашем доме.
2. Они устанавливают свои светильники в башнях высоко над уровнем моря, что делает они видны примерно в пять раз дальше.
3. Они используют линзы и призмы особой формы, чтобы сконцентрировать свой свет в сверхмощный луч.

Фотографии: крупный план линзы Френеля на маяке Анвил-Пойнт. Луч в 1080 кандел вылетает на высоте примерно 45 м (148 футов) над уровнем моря, и его можно заметить на расстоянии до 17 км (9 морских миль).

Теоретически можно сделать луч маяка, обычная стеклянная линза, но она должна быть огромной и тяжелой и это сделало бы его невероятно дорогим и совершенно непрактичным.Вот почему маяки используют полые легкие линзы Френеля, которые имеют очень характерная «ступенчатая» поверхность, которая отклоняет свет до толстая, тяжелая стеклянная линза. Они названы в честь французского физика Огюстена-Жана Френеля (1788–1827). кто их первооткрыватель в начале 19 века. В автомобильных фарах используются линзы Френеля, отлитые из пластика. примерно так же, и вы также найдете их на некоторых светофорах (светофорах) стоя на твоей улице.

Присмотритесь к маяку, и вы увидите линзу Френеля, окружающую лампу.Концентрические кольца на самом деле являются «ступеньками» (толстыми выступами) на поверхности линзы. Каждый шаг изгибает свет немного больше, чем тот, что находится под ним, поэтому все световые лучи образуют идеальный параллельный луч, который проходит через океан на много километров / миль.

Лампа в этом конкретном маяке вращается, так что она охватывает гораздо большую площадь моря. Вращение также означает, что кажется, что свет мигает каждые 10 секунд, когда вы находитесь далеко от него. Это делает лампу более заметной, а поскольку разные маяки мигают с разной частотой, моряки могут рассчитывать время вспышек, чтобы определить, на какой маяк они смотрят и где они находятся.

Трудно подойти достаточно близко к линзе Френеля на маяке, чтобы точно увидеть, что это такое, но если вы находитесь рядом с научным музеем, вам может просто повезти — там иногда выставляются старые линзы Френеля. Вот несколько фотографий работающей линзы Френеля из Think Tank, научного музея в Бирмингеме, Англия. Обратите внимание на линзы Френеля с каждой стороны лампы (всего восемь) с призмами (изогнутыми кусками стекла), установленными над и под линзой, чтобы притягивать световые лучи, которые отклоняются от центральной оси, делая еще более ярким. луч.

Фотографии: выставка линз Френеля в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия. Серебристая деталь внизу — это электрический поворотный стол, который заставляет всю лампу и линзу вращаться очень медленно.

Какие материалы лучше всего?

Фото: В автомобильных фарах часто используются недорогие пластиковые линзы Френеля, которые рассеивают свет вдаль. Хотя пластиковые линзы Френеля более грубые и дают изображения худшего качества, чем традиционные стеклянные линзы, в данном случае это не имеет значения: все, что важно, — это концентрировать свет в луч в достаточно хорошо сфокусированной точке на дороге впереди.

Линзы Френеля предназначены для создания больших мощных лучей света, которые простираются на очень большие расстояния. В отличие от обычного линзы в чем-то вроде телескопа, оптическое качество светового луча, выходящего из линзы Френеля, часто не имеет большого значения: если вы управляете маяком, все, что вы пытаетесь сделать, это выбросить свет вдаль; неважно, видят ли моряки «размытое» изображение маяка … главное, чтобы они что-то видели! Это означает, что линзы Френеля могут быть изготовлены из относительно недорогого пластика, такого как акрил или поликарбонат, а также из стекла.Вам просто понадобится форма, содержащая обратный узор линз, и тогда вы сможете сделать столько идентичных линз Френеля, сколько захотите! Пластиковые линзы Френеля меньше, тоньше, меньше весят и стоят меньше, чем сопоставимые стеклянные линзы.

Artwork: Маяки и автомобильные фары — не единственные места, где вы найдете линзы Френеля. Системы проекционного телевидения иногда используют их для создания больших увеличенных изображений. В этом дизайне 1980-х годов RCA, генератор изображений (зеленый, 102, может быть традиционный ЭЛТ или ЖК-экран), передает свое изображение на экран обратной проекции через призму и зеркала (синий, 103/104) через составной Френелевский экран. линза (красная, 10) и фокусирующая линза (9, розовая).Иллюстрация из патента США 4 482 206: Телевизионный экран обратной проекции с многослойной линзой Френеля. Автор Бертрам Ван Бримен, RCA, 13 ноября 1984 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Коррекция аберраций

Если вы хотите использовать линзу Френеля по-другому — собирать световые лучи на расстоянии и приводить их в четко сфокусированное изображение — вам нужно быть более точным. Недорогие линзы Френеля дают изображения худшего качества, чем традиционные стеклянные линзы из-за проблемы, называемой сферической аберрацией: световые лучи, проходящие через линзу Френеля под разными углами, будут фокусироваться в немного разных точках, давая размытое изображение.Вы получаете довольно небольшое искажение, потому что поверхность линзы Френеля является прерывистой: в отличие от плавно изогнутой линзы, есть внезапные скачки от одного сегмента линзы Френеля к другому. Вы, вероятно, также обнаружите, что разные цвета преломляются линзой в разной степени, создавая нежелательные цветовые полосы на вашем изображении (проблема, называемая хроматической аберрацией). Хотя можно отрегулировать угол ступенек в линзе Френеля, чтобы минимизировать аберрации, обычно вы должны использовать обычные линзы (вероятно, сделанные из стекла оптического качества) для более высоких оптических характеристик.

Спасти Землю от изменения климата?

Линзы Френеля спасают своенравных моряков от кораблекрушений и гибели на скалах, но могут ли они спасти нашу планету от климатическая катастрофа? По мере того, как люди начинают больше осознавать изменение климата и огромные проблемы, которые оно представляет, некоторые ученые думаю, у нас не будет иного выбора, кроме как попробовать одну или несколько форм геоинженерии: технические исправления для охлаждения планеты. Один из предложенных вариантов — гигантская линза Френеля, расположенная между Землей и Солнцем для рассеивания солнечная радиация и охлаждает нашу планету.Хотя подобные схемы крайне противоречивы, они все же иллюстрируют увлекательные приложения блестящих идей Огюстена-Жана Френеля!

Иллюстрация: Как элементы линзы Френеля в маяке изгибают входящие световые лучи на разную величину, создавая параллельный луч исходящих световых лучей. Перерисовано с исторической иллюстрации [Адольф Гано (1872) Естественная философия для обычных читателей и молодежи, Д. Эпплтон и Ко., Нью-Йорк, стр. 328, рис. 257], любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Почему Френель?

Но подождите минутку, почему Френель получает всю заслугу? Он, безусловно, был пионером этого типа линз в 1822/23 году, но Идея разрезать кусок стекла до полезного преломляющего внешнего края не была оригинальной. Примерно полвека назад, например, француз Жорж де Бюффон высказал очень похожую идею, которая Британский физик-оптик сэр Дэвид Брюстер впоследствии превратился в альтернативную технологию маяков под названием сборная или многозональная линза около 1811 г.В соответствии с Домашняя жизнь сэра Дэвида Брюстера, книга, опубликованная в 1870 году его дочерью Маргарет Гордон:

«Он был построен в зонах или« кругах »… Каждая зона линзы Брюстера была сформирована или« построена »из отдельных сегментов, и поэтому он получил название многозональной линзы — важнейшее усовершенствование для устранения большого практическая трудность использования линз для освещения, заключающаяся в получении чистых и однородных Стекло в массе достаточно большое. Чтобы усилить оптическую силу своей новой формы линз, доктор Брюстер соединил его с совершенно новым линзовидным аппаратом, состоящим из небольших линз и плоских отражателей, для сосредоточения в одной точке или фокусировки солнечного света, или для того, чтобы бросить в один параллельный луч все лучи света, расходящиеся от этого единственного фокуса, представленного лампой.»

Сегодня мы помним Брюстера за другие оптические инновации, особенно за его работу над поляризованным светом. В конце концов, именно Френель придумал, как сделать простой, практичный, доступный, состоящий из нескольких частей объектив, который можно было бы эффективно использовать в маяках — и именно поэтому он получил признание!

Как работают линзы Френеля?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 8 апреля 2021 г.

Если тебе не повезло попасть в шторм на море, Нет ничего более обнадеживающего, чем дружеский подмигивание с ближайшего маяка.Но вы когда-нибудь задумывались, как этот свет может путешествовать так далеко? океан? В значительной степени это связано с линзами — удивительными изогнутыми линзами Френеля (произносится «Fre-nel» с тихой буквой «s»), которые концентрируют свет в сверхмощный луч. Давайте посмотрим внимательнее как они работают!

Фото: Если вы видите свет, проходящий через кусок стекло или пластик с этим странным узором из концентрических кругов на поверхности, вы можете быть уверены, что смотрите на линзу Френеля.

Как линзы Френеля питают маяк

Фотографии: линза Френеля на маяке Анвил-Пойнт недалеко от Суонедж в Дорсете, Англия, который был построен в 1881 году и полностью автоматизирован более века спустя, в 1991 году.

Маяк использует те же науки, что и телескоп, но работает в прямо противоположным образом — с помощью линзы Френеля. Стеклянные линзы телескопа преломляют (отклоняют) световые лучи от далеких объектов, так что они кажутся намного ближе. Но в маяке линза Френеля, обернутая вокруг лампы, концентрирует световые лучи в мощный и параллельный луч, чтобы люди могли его видеть, просто обнаженным глаза, на расстояние 30 км (около 20 миль) или больше!

Это стало возможным благодаря трем хитростям:

1. В маяках используются удивительно мощные ксеноновые лампы (немного немного похожи на неоновые лампы) что в сотни тысяч раз ярче, чем лампы в вашем доме.
2. Они устанавливают свои светильники в башнях высоко над уровнем моря, что делает они видны примерно в пять раз дальше.
3. Они используют линзы и призмы особой формы, чтобы сконцентрировать свой свет в сверхмощный луч.

Фотографии: крупный план линзы Френеля на маяке Анвил-Пойнт. Луч в 1080 кандел вылетает на высоте примерно 45 м (148 футов) над уровнем моря, и его можно заметить на расстоянии до 17 км (9 морских миль).

Теоретически можно сделать луч маяка, обычная стеклянная линза, но она должна быть огромной и тяжелой и это сделало бы его невероятно дорогим и совершенно непрактичным.Вот почему маяки используют полые легкие линзы Френеля, которые имеют очень характерная «ступенчатая» поверхность, которая отклоняет свет до толстая, тяжелая стеклянная линза. Они названы в честь французского физика Огюстена-Жана Френеля (1788–1827). кто их первооткрыватель в начале 19 века. В автомобильных фарах используются линзы Френеля, отлитые из пластика. примерно так же, и вы также найдете их на некоторых светофорах (светофорах) стоя на твоей улице.

Присмотритесь к маяку, и вы увидите линзу Френеля, окружающую лампу.Концентрические кольца на самом деле являются «ступеньками» (толстыми выступами) на поверхности линзы. Каждый шаг изгибает свет немного больше, чем тот, что находится под ним, поэтому все световые лучи образуют идеальный параллельный луч, который проходит через океан на много километров / миль.

Лампа в этом конкретном маяке вращается, так что она охватывает гораздо большую площадь моря. Вращение также означает, что кажется, что свет мигает каждые 10 секунд, когда вы находитесь далеко от него. Это делает лампу более заметной, а поскольку разные маяки мигают с разной частотой, моряки могут рассчитывать время вспышек, чтобы определить, на какой маяк они смотрят и где они находятся.

Трудно подойти достаточно близко к линзе Френеля на маяке, чтобы точно увидеть, что это такое, но если вы находитесь рядом с научным музеем, вам может просто повезти — там иногда выставляются старые линзы Френеля. Вот несколько фотографий работающей линзы Френеля из Think Tank, научного музея в Бирмингеме, Англия. Обратите внимание на линзы Френеля с каждой стороны лампы (всего восемь) с призмами (изогнутыми кусками стекла), установленными над и под линзой, чтобы притягивать световые лучи, которые отклоняются от центральной оси, делая еще более ярким. луч.

Фотографии: выставка линз Френеля в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия. Серебристая деталь внизу — это электрический поворотный стол, который заставляет всю лампу и линзу вращаться очень медленно.

Какие материалы лучше всего?

Фото: В автомобильных фарах часто используются недорогие пластиковые линзы Френеля, которые рассеивают свет вдаль. Хотя пластиковые линзы Френеля более грубые и дают изображения худшего качества, чем традиционные стеклянные линзы, в данном случае это не имеет значения: все, что важно, — это концентрировать свет в луч в достаточно хорошо сфокусированной точке на дороге впереди.

Линзы Френеля предназначены для создания больших мощных лучей света, которые простираются на очень большие расстояния. В отличие от обычного линзы в чем-то вроде телескопа, оптическое качество светового луча, выходящего из линзы Френеля, часто не имеет большого значения: если вы управляете маяком, все, что вы пытаетесь сделать, это выбросить свет вдаль; неважно, видят ли моряки «размытое» изображение маяка … главное, чтобы они что-то видели! Это означает, что линзы Френеля могут быть изготовлены из относительно недорогого пластика, такого как акрил или поликарбонат, а также из стекла.Вам просто понадобится форма, содержащая обратный узор линз, и тогда вы сможете сделать столько идентичных линз Френеля, сколько захотите! Пластиковые линзы Френеля меньше, тоньше, меньше весят и стоят меньше, чем сопоставимые стеклянные линзы.

Artwork: Маяки и автомобильные фары — не единственные места, где вы найдете линзы Френеля. Системы проекционного телевидения иногда используют их для создания больших увеличенных изображений. В этом дизайне 1980-х годов RCA, генератор изображений (зеленый, 102, может быть традиционный ЭЛТ или ЖК-экран), передает свое изображение на экран обратной проекции через призму и зеркала (синий, 103/104) через составной Френелевский экран. линза (красная, 10) и фокусирующая линза (9, розовая).Иллюстрация из патента США 4 482 206: Телевизионный экран обратной проекции с многослойной линзой Френеля. Автор Бертрам Ван Бримен, RCA, 13 ноября 1984 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Коррекция аберраций

Если вы хотите использовать линзу Френеля по-другому — собирать световые лучи на расстоянии и приводить их в четко сфокусированное изображение — вам нужно быть более точным. Недорогие линзы Френеля дают изображения худшего качества, чем традиционные стеклянные линзы из-за проблемы, называемой сферической аберрацией: световые лучи, проходящие через линзу Френеля под разными углами, будут фокусироваться в немного разных точках, давая размытое изображение.Вы получаете довольно небольшое искажение, потому что поверхность линзы Френеля является прерывистой: в отличие от плавно изогнутой линзы, есть внезапные скачки от одного сегмента линзы Френеля к другому. Вы, вероятно, также обнаружите, что разные цвета преломляются линзой в разной степени, создавая нежелательные цветовые полосы на вашем изображении (проблема, называемая хроматической аберрацией). Хотя можно отрегулировать угол ступенек в линзе Френеля, чтобы минимизировать аберрации, обычно вы должны использовать обычные линзы (вероятно, сделанные из стекла оптического качества) для более высоких оптических характеристик.

Спасти Землю от изменения климата?

Линзы Френеля спасают своенравных моряков от кораблекрушений и гибели на скалах, но могут ли они спасти нашу планету от климатическая катастрофа? По мере того, как люди начинают больше осознавать изменение климата и огромные проблемы, которые оно представляет, некоторые ученые думаю, у нас не будет иного выбора, кроме как попробовать одну или несколько форм геоинженерии: технические исправления для охлаждения планеты. Один из предложенных вариантов — гигантская линза Френеля, расположенная между Землей и Солнцем для рассеивания солнечная радиация и охлаждает нашу планету.Хотя подобные схемы крайне противоречивы, они все же иллюстрируют увлекательные приложения блестящих идей Огюстена-Жана Френеля!

Иллюстрация: Как элементы линзы Френеля в маяке изгибают входящие световые лучи на разную величину, создавая параллельный луч исходящих световых лучей. Перерисовано с исторической иллюстрации [Адольф Гано (1872) Естественная философия для обычных читателей и молодежи, Д. Эпплтон и Ко., Нью-Йорк, стр. 328, рис. 257], любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Почему Френель?

Но подождите минутку, почему Френель получает всю заслугу? Он, безусловно, был пионером этого типа линз в 1822/23 году, но Идея разрезать кусок стекла до полезного преломляющего внешнего края не была оригинальной. Примерно полвека назад, например, француз Жорж де Бюффон высказал очень похожую идею, которая Британский физик-оптик сэр Дэвид Брюстер впоследствии превратился в альтернативную технологию маяков под названием сборная или многозональная линза около 1811 г.В соответствии с Домашняя жизнь сэра Дэвида Брюстера, книга, опубликованная в 1870 году его дочерью Маргарет Гордон:

«Он был построен в зонах или« кругах »… Каждая зона линзы Брюстера была сформирована или« построена »из отдельных сегментов, и поэтому он получил название многозональной линзы — важнейшее усовершенствование для устранения большого практическая трудность использования линз для освещения, заключающаяся в получении чистых и однородных Стекло в массе достаточно большое. Чтобы усилить оптическую силу своей новой формы линз, доктор Брюстер соединил его с совершенно новым линзовидным аппаратом, состоящим из небольших линз и плоских отражателей, для сосредоточения в одной точке или фокусировки солнечного света, или для того, чтобы бросить в один параллельный луч все лучи света, расходящиеся от этого единственного фокуса, представленного лампой.»

Сегодня мы помним Брюстера за другие оптические инновации, особенно за его работу над поляризованным светом. В конце концов, именно Френель придумал, как сделать простой, практичный, доступный, состоящий из нескольких частей объектив, который можно было бы эффективно использовать в маяках — и именно поэтому он получил признание!

Линза Френеля (Служба национальных парков США)

Линзы Фреснала первого порядка в Морском музее Сан-Франциско

NPS

Использование линз в маяках началось в Англии в 18^-м веках и было принято в Соединенных Штатах к 1810 году.Эти ранние линзы были толстыми, чрезмерно тяжелыми и из стекла плохого качества. Поэтому они были не очень эффективны и были склонны к потере света через толстое стекло. В 1811 году Французская комиссия по маякам учредила комитет для исследования улучшений в освещении маяков. Среди членов комитета был Огюстен Френель, который в 1822 году завершил разработку своей светящейся линзы, используя тонкие панели в форме бычьего глаза, которые преломляли свет как по горизонтали, так и по вертикали, давая гораздо более сильный луч света.

Линза Френеля (произносится как «Фрей Нель»), как ее стали называть, представляет собой монументальный шаг вперед в технологии освещения маяков и, следовательно, в безопасности на море. В линзе Френеля колбу лампы окружают сотни кусков специально вырезанного стекла. Эта конструкция усиливает свечение света, фокусируя лучи света, которые обычно рассеиваются, в один интенсивный луч света, который светит в определенном направлении. Объектив мог производить неограниченное количество мигающих комбинаций и усиливать свет, чтобы его можно было видеть с больших расстояний, что позволяло морякам быть более безопасными при навигации вблизи берега.

Линзы Френеля могут быть фиксированными, показывая постоянный свет по всему горизонту, или вращаться, производя вспышку. Количество вспышек в минуту определяется количеством панелей вспышки и скоростью вращения объектива. Уникальный образец вспышки для каждого источника света создается за счет изменения количества светлых и темных периодов. Например, свет может регулярно мигать каждые пять секунд. В качестве альтернативы, он может иметь период темноты в десять секунд и период яркости в три секунды или любое количество других комбинаций.Индивидуальный образец мигания каждого источника света называется его характеристикой . Моряки обращаются к списку огней или морской карте, в которых указано, какой свет мигает с этой конкретной характеристикой и какого цвета огонь. Это позволило им определить свое положение в море по отношению к суше.

Большинство линз Френеля выглядят как улей или бочонок; большинство из них содержат от двух до двадцати четырех различных панелей. Механизм часового типа, который нужно было заводить вручную каждые несколько часов перед автоматизацией, использовался для того, чтобы вращающиеся линзы вращались вокруг самой лампы, чтобы произвести вспышку.Движение объектива рассчитано точно по времени, поэтому панель пройдет мимо, когда сработает вспышка.

Линзы Френеля выпускались нескольких размеров или заказов, от самого большого, Hyper-Radial, до самого маленького, восьмого порядка. Не все заказы использовались в США. Большие линзы первого порядка, такие как те, которые все еще находятся на маяке Фоуи-Рокс в национальном парке Бискейн или маяке острова Боди на национальном побережье мыса Хаттерас, обычно использовались на крупных морских побережьях с более мощным лучом, который светит до двадцати одного. миль к морю.Огни пятого или шестого порядка, наименьшие из используемых в Соединенных Штатах, использовались в небольших водоемах, таких как заливы или реки. Маяк Джонс-Пойнт на реке Потомак в Александрии, штат Вирджиния, использовал линзу пятого порядка для сравнительно меньших расстояний, которые он должен был покрыть, но, тем не менее, он был необходим для сотен торговых, пассажирских, рыболовных и военно-морских судов, которые путешествовали по водам. вокруг Вашингтона, округ Колумбия, ежедневно.

Почти все маяки в национальных парках изначально имели линзы Френеля, хотя многие из них были удалены и / или заменены более современными механизмами освещения.Однако красота линз и их ключевое место в истории маяков во многих случаях обеспечили их сохранность. Некоторые из них находятся в музеях, связанных с самим историческим маяком; другие находятся в музеях вдали от маяка. И, конечно же, есть еще много линз Френеля на американских маяках, которые не являются частью национальных парков. Общество маяков США хранит большой объем информации об истории и технологии линз Френеля, а также списки текущих и действующих линз Френеля в Соединенных Штатах.

Дополнительная литература: Линза Френеля, Томас Тэг

Что такое линза Френеля?

Что такое линза Френеля?

Линза Френеля, наиболее часто используемая при сборе света, представляет собой компактную линзу, первоначально разработанную французским физиком Огюстен-Жаном Френелем для маяков. Эти линзы легкие, доступны в бесчисленных размерах, обладают идеальной способностью собирать свет и сделаны из пластика. Чаще всего линзу Френеля можно встретить в конденсаторных системах или при работе с детектором / эмиттером.Линзы Френеля также используются для увеличения в проекционных линзах и в осветительных устройствах.

Линза маяка

Линза Френеля заменяет обычную оптическую линзу; контуры линзы Френеля лучше способны индивидуально преломлять поверхности, изгибать параллельные световые лучи и фокусировать их на общем фокусном расстоянии. Преимущество использования линз Френеля заключается в том, что даже несмотря на то, что они физически более узкие, чем другие линзы, они могут фокусировать свет так же, как и обычные оптические линзы, но в меньшей и более тонкой модели.Эти линзы не рассеивают свет через среду, что означает, что большая часть материала в центре линзы будет увеличивать поглощение и вес внутри просматриваемого объекта.

Идея линзы Френеля была впервые разработана в 18 веке как способ создания кольцевых колец и изогнутого профиля. Тогда этот профиль будет образовывать обычную изогнутую линзу. «Высокая интенсивность канавок» позволяет улучшить фокусировку и получать изображения более высокого качества по сравнению со стандартными объективами.

Первые линзы Френеля были изготовлены путем длительной шлифовки, а затем полировки стекла вручную. Процесс прогрессировал от заливки расплавленного стекла в формы до развития в 20 веках литья под давлением пластмасс оптического качества; Эти достижения сделали линзу Френеля более практичной для коммерческого использования.

Для чего используется линза Френеля?

• Для сбора и коллимации точки источника света путем размещения ее на расстоянии одного фокусного расстояния от источника.
• Сбор солнечного света для концентрации его на фотоэлементе или для нагрева поверхности. Линзу Френеля можно найти в домах, которые используют солнечную энергию для обогрева дома или бассейна.
• В лупах или проекционных линзах, хотя качество этих линз — в этой настройке — не обеспечивает более высокую точность по сравнению с отмеченной величиной искажения.

Universe Optics2020-04-28T17: 57: 03-04: 00

Линзы Френеля, ручное увеличение: Educational Innovations, Inc.

1-PS4-3 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для исследования того, как различные материалы влияют на путь света. 2-PS1-2 Студенты могут использовать их в исследовании, где линза Френеля и другие различные материалы проверяются с анализом данных и определяют, какие материалы обладают свойствами, которые лучше всего подходят для предполагаемой цели. 4-PS3-2 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для проведения наблюдений, чтобы получить доказательства того, что энергия может передаваться с места на место с помощью тепловых потоков. 5-PS1-3 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для проведения наблюдений и измерений для идентификации материалов на основе их свойств. K-2-ETS1-2 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для разработки простого наброска, рисунка или физической модели, чтобы проиллюстрировать, как форма объекта помогает ему функционировать по мере необходимости для решения данной проблемы.

3-5-ETS1-3 Учащиеся могут наблюдать за линзой Френеля, чтобы получить доказательства того, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока. MS-PS3-3 Студенты могут использовать линзу Френеля для применения научных принципов для разработки, конструирования и тестирования устройства, которое либо минимизирует, либо максимизирует передачу тепловой энергии. MS-PS4-2 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для разработки и использования модели для описания того, как волны отражаются, поглощаются или передаются через различные материалы. MS-ETS1-4 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для разработки модели или эксперимента для создания данных для итеративного тестирования и модификации предлагаемого объекта, инструмента или процесса, чтобы можно было достичь оптимального дизайна.

HS-PS4-1 Студенты могут использовать линзу Френеля для проведения исследований и использования математических представлений для подтверждения утверждения о взаимосвязи между частотой, длиной волны и скоростью волн, распространяющихся в различных средах. HS-PS3-3 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для проектирования, создания и переопределения устройства, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую форму энергии. HS-PS3-4 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для планирования и проведения исследования, чтобы предоставить доказательства того, что передача тепловой энергии, когда два компонента разной температуры объединены в замкнутой системе, приводит к более равномерному распределению энергии между ними. компоненты в системе (второй закон термодинамики). HS-PS4-5 Учащиеся могут использовать линзу Френеля для проведения исследований технологических устройств, использующих принципы поведения волн и взаимодействия волн с веществом для передачи. HS-ETS1-2 Студенты могут использовать линзу Френеля в исследовании, чтобы разработать решение сложной реальной проблемы, разбив ее на более мелкие, более решаемые проблемы, которые могут быть решены инженерным путем.

Линза Френеля четвертого порядка — Сеть памяти Мэна

Внесено Музей в Портленд-Хед

Описание

Линза Френеля четвертого порядка, неизвестного происхождения, того же размера, что и исходная линза Френеля, которая была установлена ​​в 1864 году в Portland Head Light.Первоначально в нем должна была находиться керосиновая лампа. Линзы Френеля классифицировались по порядку в зависимости от силы излучаемого света. Они варьировались от огромных линз первого порядка, которые были видны на расстоянии двадцати одной мили, до меньших линз шестого и седьмого порядка, которые были видны на меньших расстояниях. В Portland Head Light использовались линзы второго и четвертого порядка. Линзы в сочетании с изменениями в конструкции удерживающих их фонарей значительно улучшили систему навигационного освещения.

Посмотреть / добавить комментарии

---

Об этом товаре

• Название: Линза Френеля четвертого порядка
• Дата создания: около 1900
• Дата сообщения: около 1900
• Город: Кейп-Элизабет
• Округ: Камберленд
• Состояние: ME
• Медиа: Стекло и латунь
• Размеры: 36 см x 26 см
• Тип объекта: Физический объект

---

Поиск перекрестных ссылок

Стандартизированные предметные рубрики

---

За дополнительной информацией об этом товаре обращайтесь:

Museum at Portland Head
1000 Shore Road, Cape Elizabeth, ME 04107
(207) 799-2661
Веб-сайт

---

Статус авторских и смежных прав этого объекта не оценивался.