Огюстен Френель и его линза
Линза Френеля увеличивает портрет своего создателя. (Страница из тома «Физика, часть 2» Детской энциклопедии издательства «Аванта+»).
Собратъ свет в узкий луч можно при помощи вогнутого зеркала (а) или линзы (б), поместив источник света в точку фокуса. У сферического зеркала она лежит на расстоянии половины радиуса кривизны зеркала.
Собирающую линзу можно представить как набор призм, которые отклоняют световые лучи в одну точку — фокус. Многократно увеличив число этих призм, соответственно уменьшив их размер, мы получим практически плоскую линзу — линзу Френеля.
Конструкция осветительной системы маяка (чертёж Френеля). Свет горелки F фокусируют линзы L и L’, отражённые зеркалами М. Свет горелки, распространяющийся вниз, отражается в нужном направлении системой зеркал (показаны пунктиром).
Так выглядит современная линза Френеля. Нередко её изготавливают из одного куска стекла.
Френелевская линза-линейка фокусирует солнечные лучи не хуже, а даже лучше (потому что она больше) обычной стеклянной линзы. Солнечные лучи, собранные ею, мгновенно поджигают сухую сосновую доску.
‹
›
Один из создателей волновой теории света, выдающийся французский физик Огюстен Жан Френель родился в маленьком городке близ Парижа в 1788 году. Он рос болезненным мальчиком. Учителя считали его бестолковым: в восьмилетнем возрасте не умел читать и с трудом мог запомнить урок. Однако в средней школе у Френеля проявились замечательные способности к математике, особенно к геометрии. Получив инженерное образование, он с 1809 года участвовал в проектировании и строительстве дорог и мостов в разных департаментах страны. Однако его интересы и возможности были гораздо шире простой инженерной деятельности в провинциальной глуши. Френель хотел заниматься наукой; особенно его интересовала оптика, теоретические основы которой только-только начали складываться.
В начале XIX века европейские морские государства решили совместными усилиями усовершенствовать маяки — важнейшие навигационные устройства того времени. Во Франции для этой цели была создана специальная комиссия, и работать в ней ввиду богатого инженерного опыта и глубокого знания оптики пригласили Френеля.
Свет маяка должен быть виден далеко, поэтому маячный фонарь поднимают на высокую башню. А чтобы собрать его свет в лучи, фонарь нужно поместить в фокус либо вогнутого зеркала, либо собирающей линзы, причём довольно большой. Зеркало, конечно, можно сделать любого размера, но оно даёт только один луч, а свет маяка должен быть виден отовсюду. Поэтому на маяках ставили порой полтора десятка зеркал с отдельным фонарём в фокусе каждого зеркала (см.
Нужны были новые идеи, и комиссия, пригласив Френеля, сделала правильный выбор: в 1819 году он предложил конструкцию составной линзы, лишённую всех недостатков, присущих линзе обычной. Френель рассуждал, вероятно, так. Линзу можно представить в виде набора призм, которые преломляют параллельные световые лучи — отклоняют их на такие углы, что после преломления они сходятся в точке фокуса. Значит, вместо одной большой линзы можно собрать конструкцию в виде тонких колец из отдельных призм треугольного сечения.
Френель не только рассчитал форму профилей колец, он также разработал технологию и проконтролировал весь процесс их создания, нередко исполняя обязанности простого рабочего (подчинённые оказались крайне неопытными).
С тех пор прошло 190 лет, но конструкции, предложенные Френелем, остаются непревзойдённым техническим устройством, и не только для маяков и речных бакенов. В виде линз Френеля до недавнего времени делали стёкла различных сигнальных фонарей, автомобильных фар, светофоров, деталей лекционных проекторов. И уж совсем недавно появились лупы в виде линеек из прозрачного пластика с еле заметными круговыми бороздками. Каждая такая бороздка — миниатюрная кольцевая призма; а все вместе они образуют собирающую линзу, которая может работать и как лупа, увеличивая предмет, и как объектив фотоаппарата, создавая перевёрнутое изображение.
Линза Френеля может быть не только собирающей (положительной), но и рассеивающей (отрицательной) — для этого нужно кольцевые призмы-бороздки на куске прозрачного пластика сделать другой формы. Причём отрицательная френелевская линза с очень коротким фокусным расстоянием имеет широкое поле зрения, в нём в уменьшенном виде помещается кусок пейзажа, в два-три раза больший, чем охватывает невооружённый глаз. Такие «минусовые» пластинки-линзы используют вместо панорамных зеркал заднего вида в больших автомобилях типа микроавтобусов и универсалов.
Грани миниатюрных призмочек можно покрыть зеркальным слоем — скажем, напылив алюминий. Тогда линза Френеля превращается в зеркало, выпуклое или вогнутое. Изготовленные с использованием нанотехнологий, такие зеркала применяют в телескопах, работающих в рентгеновском диапазоне. А отштампованные в гибком пластике зеркала и линзы для видимого света настолько просты в изготовлении и дёшевы, что их выпускают буквально километрами в виде лент для оформления витрин или штор для ванных комнат.
Были попытки использовать линзы Френеля при создании плоских объективов для фотоаппаратов. Но на пути конструкторов встали трудности технического характера. Белый свет в призме разлагается в спектр; то же происходит и в миниатюрных призмочках линзы Френеля. Поэтому она имеет существенный недостаток — так называемую хроматическую аберрацию. Из-за неё на краях изображений предметов появляется радужная кайма. В хороших объективах кайму ликвидируют, ставя дополнительные линзы (см. «Наука и жизнь» № 3, 2009 г., статья «От камеры-обскуры — к телецентрическому объективу»). Так же можно было бы поступить и с френелевской линзой, но плоского объектива тогда уже не получится.
Огюстен Френель вошёл в историю науки и техники не только и не столько благодаря изобретению своей линзы. Его исследования и созданная на их основе теория окончательно подтвердили волновую природу света и разрешили важнейшую проблему физики того времени — нашли причину прямолинейного распространения света.
Линза Френеля — Линзы, Человеческий глаз, Оптические приборы
Линза 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.
- 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.
- Сверхплоская лёгкая лупа — тонкий лист пластика, отлитый в форме линзы Френеля, оказывается удобным увеличительным стеклом для людей с пониженным зрением, вынужденным читать текст, напечатанный мелким шрифтом. Благодаря малой толщине, такая лупа используется как закладка и линейка.
- Также применяют в акустике при обесшумливании и вибродемпфировании дверей. Изготавливают из вибродемпфирующих материалов.
- Пластиковая пленка в виде линзы Френеля, наклеенная на заднее стекло автомобиля, уменьшает мертвую (невидимую) зону позади автомобиля при взгляде через зеркало заднего вида.
- Перспективным в настоящее время считается использование линз Френеля в качества концентратора солнечной энергии для солнечных батарей.
- Линзы Френеля применяются в инфракрасных (пирометрических) датчиках движения охранных сигнализаций.
Линзы Френеля — прибор для студийной фотосъемки
Я обещал начать рассказывать о студийных приборах и начну с линзы Френеля. В обычной фотостудии, сдаваемой в аренду вы её вряд ли найдете. Первая причина в том, что она достаточно дорогая, а вторая — большинство тех, кто приходит в такие студии про линзу Френеля ничего не знают.
А порочная идея: «Если вы не знаете зачем вам это нужно — вам это не нужно» делает своё дело. Иногда нужно просто попробовать.
слева: Линза Френеля, справа: обычная линза
Итак, линза Френеля выполняла изначально две функции:
1) уменьшала вес линзы т.к. если линзу делать стандартной формы, то, например, линза для маяка может весить и пару тонн.
2) собирала весь свет в пучок, сохраняя мягкие границы пучка света.
Это тоже использовалось на маяках, так как позволяло светить очень ярко.
В дальнейшем оба этих свойства были успешно использованы кинематографом, в том числе Голливудом. А так как Голливуд прославился на весь свет своими фильмами, то и свет стал называться «голливудским».
Иллюстрация из книги «Hollywood portraits»
Работа со светом пятнами — это профессиональная работа фотографа. Пятна с мягко растушеванными границами плавно перетекают друг в друга, позволяя сохранять естественность светотеневого рисунка.
здесь два пятна света: оранжевый и синий, которые мягко перетекают друг в друга, почти не гася друг друга
на фото: на заднем плане 11 спотов, которые формируют букву P (Скорее всего от Paramount). Такое возможно только в крупных киностудиях.
Приборы для постоянного света существовали еще с начала 20-ого века, а что же со вспышками? Ведь постоянный свет требует длинных выдержек, сильно греет и с ним неудобно работать, используя цветные гели т.к. падает мощность.
У вспышек нет таких недостатков и многие серьезные производители выпустили свои варианты спот-приборов. Например, у любимого мной Broncolor есть аж два таких прибора.
Broncolor Pulsospot 4
и, основной прибор с линзой Френеля…
Broncolor Flooter
Устройство этих приборов не менялось уже целый век и оно довольно простое.
Внутри прибора Broncolor Pulsospot 4 две лампы: импульсная лампа-вспышка и галогеновая лампа пилотного света. За лампами расположен пароболический металлический отражатель, а сами лампы стоят на рельсах и могут перемещаться ближе к линзе Френеля или дальше. Отъезжая вглубь корпуса прибора мы получаем пятно меньшего диаметра и наоборот. Это все. Больше ничего нет, кроме вентилятора.
Угол светового конуса от 15 до 40 градусов.
линза Френеля
Broncolor Flooter — это вообще насадка на стандартную световую головку. Её преимущество в более крупной линзе Френеля, которая позволяет получить более крупное пятно. Также позволяет использовать лампы HMI (постоянный свет, металло-галогенная лампа).
Угол светового конуса от 15 до 70 градусов.
Цена первого и второго приборов около 5000 usd (приборы автономно не работают, нужно подключать к студийному генератору).
Свет мягкий, и очень управляемый. А прибор компактный. Оттого с ним вдвойне приятно работать. Моделей я с ним еще не снимал, так как получил его недавно.
Жалко, что он у меня пока один и не получится сделать снимок, полностью освещеннный пятнами света от таких приборов, имитируя голливудский свет. Но можно сделать свет от спота основным, а местами подсветить, скажем, портретной тарелкой и мягким рассеивателем, грубо имитируя спот.
Вот такой вот лёгкий студийный «инсайт», а вскорости, надеюсь, дополнить статью снимками моделей.
Книгу Hollywood portraits очень советую почитать. Там есть и схемы освещения. Ссылка на неё ниже.
[lock][download id=203][/lock]
Снимки, с использование светильников с линзой Френеля, любезно предоставленные Вадимом (Blitzphoto)
Женский портрет
Схема: рисующий 650 Вт, контровой 650 Вт, заполняющий 650 Вт через зонт, фоновый 300 Вт. Фотоаппарат Sony a7, объективы везде разные — SMS Pentax-M 75-150/4, SMS Pentax-M 100/2,8, SMS Pentax-A 135/2,8. Чувствительность 1000 ед., выдержка менялась в районе 1/160, диафрагма 5,6.
Ретушь — плагин Portraiture
Мужской портрет
Ретуши не было — поэтому хорошо видно как рисует направленный прожектор. Фотокамера опять Sony a7, оптика везде SMS Pentax-M 75-150/4, диафрагма 5.6, выдержка 1/125, чувствительность 500 ед. Схема освещения аналогична предыдущей съёмке, за некоторым исключением — на двух снимках в сцену введён ещё один светильник, Френель на 300 вт.
На снимке 02 он с другим таким же светит на фон, а на снимке 04 подсвечивает руки.
Линза Френеля и ее роль в датчиках движения — Блог B.E.G.
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.
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 зона обнаружения 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.
Линза в датчике движения играет важную роль и без нее устройство не может функционировать правильно.
Обращайтесь в B.E.G., мы реализуем проект любой сложности и расскажем обо всех технических тонкостях. Подписывайтесь на наш блог, чтобы первыми получать на почту полезные и интересные статьи про автоматизацию освещения.
comments powered by HyperCommentsЧто такое линза Френеля?
Линза Френеля — это стеклянная или пластиковая линза, изначально изобретенная для улучшения возможностей маяка. Изготовленная из концентрических угловых колец из материала, линза Френеля использует эти кольца для фокусировки света на центральной части линзы. Хотя линзы Френеля сегодня не распространены в маяках, есть много других применений.
Августину-Жану Френелю приписывают изобретение линзы Френеля. Французский изобретатель, очарованный свойствами света, Френель много работал над научными теориями света, действующего как волна.
Эксперты полагают, что именно его исследование свойств света дало ему идею линзы, которая будет носить его имя; первый из его линз был установлен около 1823 года на маяке Кордуан во Франции.
До развития Френеля дальность маяка была серьезной проблемой для кораблей в море. Линза Френеля значительно расширила возможности маяков, создавая лучи, видимые на расстоянии более 20 миль (32 км). В отличие от традиционных плосковыпуклых линз, ранее популярных в маяках, концентрические круги Френеля уменьшали требуемую толщину линзы и часто были значительно легче, чем обременительные цельные плосковыпуклые модели.
Сегодня френели сделаны из стекла или пластика и нашли широкое применение в современном мире. Благодаря механическим процессам фрезерования стекла, углы линз и концентрическая конструкция могут быть вытравлены в один кусок материала, а не по отдельности вырезаны и собраны. Одним из наиболее распространенных применений Френеля является светофор, где требуется сильный, но не особо качественный луч света для оповещения о дорожном движении.
Френели популярны в театральных и кинопродукциях для нескольких целей. Линзы, разработанные для кино и театра, чрезвычайно гибки в дизайне, что позволяет специалистам по свету легко регулировать свет от четко сфокусированного луча до затопленного положения, что позволяет промывать свет. Огни также высоко ценятся за их способность создавать четкие, чистые тени на сцене или в кадре. Эти тени позволяют лучше управлять светом и управлять им, предоставляя специалистам по свету возможность создавать специфические нюансы света.
Одной из распространенных ошибок при описании линзы Френеля является неправильное произношение. Начинающий произносит слово так, как оно написано, с вокализованным «с». Слово почти постоянно произносится как «Fre-nel», а «s» остается молчаливым.
ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
Линзы Френеля — Энциклопедия по машиностроению XXL
Экраны проекторов просветного типа должны иметь высокую разрешающую способность (до 50 mm»1) и обладать хорошими светорассеивающими свойствами для получения возможно более равномерного пространственного распределения яркости.
В качестве материалов для экранов применяют матовые стекла, тонкие матированные лавсановые пленки или специальные экраны с многослойными прозрачными покрытиями из мелкодисперсных красителей, а также линзы Френеля с тонкой растровой структурой. Хорошими свойствами обладают экраны из тонкого слоя воска на стекле, однако они сложны в изготовлении.
[c.56]
Сечение кольцевой линзы Френеля. В центре линзы—кольца, наружные поверхности которых являются частями тороидальных поверхностей по краям линзы — кольца, где кроме преломления происходит полное внутреннее отражение. [c.375]
Свойства линзы Френеля н ее применения в маяках и других осветительных системах дальнего действия подробно описаны в 131. [c.514]
В Растры, линзы Френеля (при расположении их в плоскости изображения или вблизи нее) IV 1 [c.681]
Указанная специфика излучения лазерного диода приводит, как правило, к большим или меньшим (в зависимости от задачи) потерям световой энергии, достигающем в ряде случаев 80%.
Таким образом, узкий (ДА спектральный диапазон с одной стороны, сложный асимметричный характер амплитудно-фазового распределения и, как следствие, высокие потери в традиционных оптических элементах с другой, делают дифракционную оптику в данном сл чае вполне конкурентоспособной. Известен дифракционный микрообъектив [81], предназначенный для лазерного проигрывателя, представляющий собой бинарную микролинзу, однако такая линза не устраняет асимметрию пучка, имеет низкую эффективность и весьма ограниченное применение. Более совершенная линза Френеля для коллимации излучения полупроводникового лазера [82] имеет непрерывный профиль и учитывает изменения
[c.463]
е. направить к фотоприемнику от центральной части поля зрения видоискателя больше света, чем от, краев.
[c.89]Линза Френеля — устройство, позволяющее использовать дифракцию Френеля для получения сфокусированного изображения. Кольцевая линза Френеля состоит из отдельных чередующихся темных и светлых колец, м-й радиус KOTOpbfx выражен зависимостью = =п га, где Го — фокусное расстояние при длине световой волны, равной X, [c.147]
Экономичность солнечных установок возрастает при росте температуры. Но для этого требуется использование специальных устройств, которые концентрируют солнечное излучение — параболические зеркала, линзы Френеля и т. п. Примером такого устройства могут служить солнечные кухни для бытового использования, выпуск которых в СССР начат в 1977 г. Кухня представляет собой параболический отражатель диаметром 1,2 из электрополированного алюминия, укрепленный на поворотном штативе.
В фокусе отражателя устанавливается сосуд для кипячения воды или приготовления пивди.
[c.180]Для изготовления неответственных оптических деталей (луп, линз, видоискателей, линз Френеля и т. п.) используются следующие полимеры (органические стекла) полиметилме- [c.522]
В корпорации Боинг для фотоэлектрических модулей с линзами Френеля созданы механически соединенные каскадные фотопреобразователи (КФ) на основе GaAs / GaSb с КПД около 30 %. Система обеспечивает среднюю степень концентрации излучения на элементе около 50 и допустимую неточность ориентации 2° [4]. [c.500]
Этот неиссякаемый, но в то же время нерегулярный, источ-ни1 энергии в последнее время вновь привлек внимание иссле-дов-ателей, использующих для самых различных его применений различные устройства. Обычно конечной целью является выработка электрической энергии, которую можно использовать разными способами, даже в пилотируемом космическом полете.
Солнечной энергией нагревают воду, которую затем можно использовать в системах промышленного и коммунального теплоснабжения или в виде пара непосредственно для привода паровой турбины (цикл Ренкина), а также для нагрева рабочего тела в теплообменнике газовой турбины (цикл Брайтона), хотя вода представляется наиболее подходящей рабочей средой. От дополнительного теплоносителя можно отказаться, если применить двигатель Стирлинга, на нагреватель которого с помощью системы линз Френеля можно сфокусировать солнечные лучи. Эта идея не нова. Так, еще в XIX в. был предложен аппарат.
[c.396]
В последние годы успехи химии и станкостроения привели к освоению нового типа линз Френеля материалом для них служат пластмассы, в частности полиметилметакрилат( д = 1,4912, = = 57,5) и полистирол (По = 1,5910, = 31,1). В отличие от прежних,— стеклянных торических элементов, ширина кольцевых зон мо ет быть доведена до нескольких десятых миллиметра, а диаметр лнизы достигает в настоящее время метра и более, что
[c.
514]
Новые лиизы Френеля нашли применение в первую очередь в качестве конденсоров, концентрирующих падающий на матовое стекло фотоаппарзтов световой поток в глаз наблюдателя, благодаря чему значительно увеличивается яркость рассматриваемого изображения поля э рения. Для этого линза Френеля должна изображать выходной зрачок объектива на зрачке глаза. Требования к кзчеству линзы весьма низки и сводятся к тому, чтобы весь пучок, прошедший через объектив, попал в зрачок глаза. Кроме того, необходимо, чтобы, рассматривая на матовом стекле (с помощью лупы или без нее) изображение снимаемого поля зрения, глаз не различал границ зон лиизы. Из этого условия определяется максимально допустимый размер зон. [c.515]
Лиизы Френеля нового образца во многих случаях могут заменить сложные многолиизовые конденсоры, т. е. они обладают чрезвычайно большим (в сущности, неограниченным) относительным отверстием. К сожалению, материал, из которого изготавливаются эти линзы, не выдерживает температур, превышающих 70—80° С, поэтому нельзя располагать их близко к источникам, обладающим большой силой света.
Появление телевизоров с нх иа первых порах небольшими экранами и тяжелыми водяными лиизами-лупами навело иа мысль об использовании линз Френеля в качестве легких и дешевых луп с помощью этих линз оказалось возможным увеличить видимый лниейиый размер экрана в два-три раза.
[c.515]
Аналогичный процесс можно осуществить, когда плоскость объектов находится иа конечном расстоянии. Если увеличение лиизы близко к —1,. рационально использовать две линзы Френеля, расположенные симметрично по отношению друг к другу. В этом случае целесообразно расположить плоские поверхности наружу и гермеггизировать систему линз, чтобы пыль не могла попасть на нх ступенчатые внутренние поверхности. Тогда требуется новый набор формул [c.516]
В частности, можно так рассчитать линзу Френеля, чтобы она оказалась апланатнческой при бесконечно удаленной плоскости объектов. Такие линзы представляют интерес в некоторых областях светотехники.
Например, с помощью такой линзы можно осуществить равномерное освещение экрана при надлежащем источнике света кроме того, эти лннзы создают более совершенные изображения, чем плоские лннзы Френеля, поскольку кроме сферической аберрации позволяют исправить также и кому.
[c.518]Аплаиатические линзы должны удовлетворить условию синусов, откуда следует, что лииза, рассматриваемая как бесконечно тонкая система, должна иметь форму сферы, центр которой находится в фокусе F (рнс. VI.56). Исправление сферической аберрации достигается надлежащей зависимостью преломляющих углов а отдельных зон от высоты h. Эта зависимость может быть определена из условия, что все лучи, падающие на линзу параллельно оси, после преломления от отдельных зон пересекают ось в общей точке F. Методика расчета не отличается от приведенной выше для случая плоских линз Френеля. [c.519]
Последние два выражения описывают две взаимоперекры-вающиеся зонные линзы Френеля. Если запись волнового фронта линейна, то пропускание голограммы будет равно,
[c.
57]
Для анализа требований к ширине полосы частот обратимся к комплексной диаграмме на рис. 2.14 и воспользуемся формулой распределения интенсивности на радужной голограмме Яг. Последние два члена формулы (2.5.5) описывают взаимопере-крывающиеся зонные линзы Френеля, и аргументы косинусов определяют формулу пространственного сдвига, соответственно [c.63]
Поскольку разрешающая способность локатора определялась, главным образом, расходимостью лазерного луча, могла быть применена приемная оптика невысокого качества. Поэтому отраженное излучение собиралось линзой Френеля 5 диаметром 25,4 см н фокусным расстоянием 20 см. Фотодетектор 7 представлял собой кремниевый фотодиод диаметром 1 см. Для ослабления влияния фонового излучения перед ним был установлен интерфереицион- [c.254]
Рассмотрим дифракцию монохроматической электромагнрггной волны на канавке, вырезанной в идеально проводящем материале в плоскости г = О, где (х. у, г) — декартовы координаты.
Стенки канавки параллельны оси 2, а дно параллельно плоскости (ж, у). Данная задача важна для многих приложений, например, для расчета поля от бинарной линзы Френеля, В дальнейшем криволинейную канавку будем
[c.192]
| Рис. 4.21. Интерферограмма 5-ти уровневого микрорельефа линзы Френеля Лщах — соответствует скачк — фазы на 4/5я» в — завал края ступеньки на краю зоны ДОЭ ё — смещение края ступеньки на 5-8 мкм |
[c.183]| Рис. 6.31. Светооптическая схема с дисковой линзой Френеля |
В связи с тем, «что клиновое устройство и микрорастр не позволяют определить степень глубины резкости, вокруг них оставляют пространство из матового стекла, по которому и определяют степень глубины резкости.
За пределами матового стекла располагается линза Френеля, дающая высокую яркость изображения и облегчающая точный выбор кадра и его компоновку при съемке.
[c.49]
В зеркальных фотоаппаратах высокого класса все чаще предусматривают возможность замены пластинок-коллективов ( с линзами Френеля) вместе с фокусировочными устройствами, как, например, в отечественной модели Алмаз . Это позволяет фотографу в зависимости от характера предстоящей съемки (макросъемка, съемка архитектурных сооружений, пейзажей и т. д.) и по своему вкусу выбрать пластинку с фокусировочным устройством из набора, входящего в комплект аппарата с матовым стеклом, без него, с фокусировочными клиньями, с микрорастром, с сеткой горизонтальных и вертикальных линий и др. Замена пластинок производится с помощью специального пинцета-защелки через отверстие для крепления сменного объектива на камере либо со стороны пентапризмы (если последняя выполнена съемной). [c.57]
Поскольку каждый из способов измерения яркости —-интегральный и детальный — имеет свои достоинства, на мировом рынке появились модели аппаратов, в которых предусмотрены оба эти способа, и фотограф по желанию может выбрать один из них.
Например, в фотоаппарате Лейка Н4 (рис. 39, д, е) полупрозрачное поворотное зеркало отражает в видоискатель 70 % светового потока, а остальную часть пропускает к пластинке /шторным затвором, которая откидывается в момент съемки. Ребристая поверхность этой пластинки действует подобно линзе Френеля, но только не на пропускание света, а на отражение. Отраженный ею свет направляется к кремниевому фотодиоду 6, перед которым располагаются сменные светоограиичителн 14. Если установлен светоограничитель в виде трубки, то на фотоприемник попадает свет от всей площади кадра (рис. 39, д). Но если с помощью специального переключателя установить перед фотоприемником светоограничитель с линзой, то получается детальное измерение (рис. 39. е).
[c.90]
Осветитель студийный галогенный GreenBean Fresnel 2000 Вт с линзой Френеля
Обеспечивает возможность получения как равномерных потоков заливающего света, так и небольших ярких световых пятен с резкими границами.
На расстоянии 2 м от осветителя диаметр светового пятна составляет: минимальный 55 см, максимальный 220 см (ориентировочно). Ручка для перемещения блока «металлический отражатель – лампа» внутри корпуса находится на задней панели прибора и продублирована на передней. Фронтальная линза Френеля изготовлена из стекла и защищена металлической сеткой.
Большие металлические шторки на оправе могут поворачиваться на 360 градусов и служат для формирования нужной формы светового пятна. Чтобы их снять следует нажать на подпружиненный шток держателя шторок (находится на корпусе вверху). Корпус осветителя полностью металлический (сталь и алюминиевый сплав), двойной – с воздушным промежутком для эффективного конвекционного охлаждения. Для удобства работы кнопки включения и регулятор мощности смонтированы в блоке на сетевом кабеле. Регулировка мощности от min до max плавная.
*Для замены лампы следует «расстегнуть» зажим (находится справа) и повернуть всю фронтальную часть прибора (вместе с линзой и шторками).
После этого следует повернуть металлический барашек на цоколе держателя лампы против часовой стрелки. После этого лампу можно вынуть и заменить. Процедура занимает 1 минуту.
Характеристики:
- размеры корпуса: 315 мм, высота – 320 мм, ширина – 275 мм
- креплениеустанавливается на стойке с наконечником 5/8 дюйма
- мощность: 2 000 W, питание: 220 В, 50 Гц
- цветовая температура: 3200 К
- ресурс ламп: 10 000 часов,
- 2 лампы в комплекте
- тип лампы: FHL 2000, тип цоколя: G38
- диаметр линзы Френеля: 175 мм
- материал корпуса: алюминиевый сплав и сталь
- слот шторок: 240 мм
- вес: 7300 г
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 со своим более толстым аналогом.
Рисунок 1: Профиль линзы ФренеляТЕОРИЯ 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 подходят обычные синглетные, дублетные или асферические оптические линзы.
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 ФренеляСветовая 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.
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.
Линза Френеля (Служба национальных парков США)
Линзы Фреснала первого порядка в Морском музее Сан-ФранцискоNPS
Использование линз в маяках началось в Англии в 18-м веке г. и было принято в Соединенных Штатах к 1810 г. Эти ранние линзы были толстыми, чрезмерно тяжелыми и из некачественного стекла. 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 дизайн 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. Линза могла производить неограниченное количество комбинаций миганий и усиливать свет, чтобы его можно было видеть с больших расстояний, что позволяло морякам повышать безопасность 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 до сих пор стоят на маяке Фоуи-Рокс в национальном парке Бискейн или маяке на острове 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 линз Френеля и технологии, а также списки текущих и действующих линз Френеля в Соединенных Штатах.
Дополнительная литература: Линза Френеля, Томас Тэг
Линза Френеля — Национальный берег мыса Хаттерас (Служба национальных парков США)
Шесть порядков линз Френеля, используемых в Соединенных Штатах. Линзы Френеляделятся на разные размеры, называемые порядками. Линза первого порядка — самая большая и мощная. Он может достигать 12 футов в высоту и более 6 футов в диаметре. Используемый в основном как прибрежный свет, его луч виден на расстоянии более двадцати миль от моря.Шестой порядок — это самая маленькая линза, шириной всего около одного фута и используемая в гаванях и каналах.
Гениальность изобретения Френеля заключается в том, что оно улучшило существующие источники света по нескольким направлениям: яркость, расстояние, эффективность и узнаваемость. Из-за этих технических достижений легко упустить из виду красоту самого объектива.
Это поистине произведение искусства. Большинство линз Френеля содержат сотни стеклянных призм, которые были тщательно отшлифованы, вырезаны и отполированы. Они сверкают, как драгоценности, когда зажигаются ночью.
Работа Огюстена Френеля по оптике для маяков принесла ему престижную награду Французской академии наук, а его превосходные линзы вскоре были установлены на маяках по всей Европе. Однако его изобретение потребовалось некоторое время, чтобы добраться до Соединенных Штатов. Тем временем корабли, плывущие через опасные воды у Внешних берегов, из первых уст узнали, почему этот район называют «кладбищем Атлантики». Сильные течения, скрытые отмели и неумолимые штормы сделали навигацию чрезвычайно сложной и привели к тысячам кораблекрушений в этих водах.Существующие маяки были неэффективны и вместо спасения жизней часто подвергали их опасности. Капитан одного разочарованного корабля охарактеризовал маяк на мысе Хаттерас как «позор для нашей страны». Другой утверждал, что никогда не видел его за девять поездок по побережью.
Многие капитаны утверждали, что было бы лучше полностью ликвидировать маяки, чем рисковать своими кораблями в поисках тусклых башен. Наконец, к облегчению многих моряков, линза Френеля добралась до Внешних берегов.К 1859 году почти все маяки Северной Каролины были оснащены линзами Френеля.
| В 1822 г. французский физик Огюст Френель, г.
изобрел объектив, благодаря которому его имя стало обычным явлением на морском побережье.
Европы и Северной Америки. Это линза Френеля первого порядка, произведенная во Франции и отправленная на
США в середине 19 века. Он состоит из концентрических
кольца из стеклянных призм, которые изгибают свет, падающий на лампу внутри
линзу в узкий луч.В этом объективе 1176 призм и 24
бычьи глаза. В центре бычьи глазки работают как великолепно
стекло, чтобы световой луч был еще мощнее. Объектив
секции скрепляются латунными каркасами весом от пяти до шести тонн. Это Тип линзы может отбрасывать свой луч на расстояние до 26 миль. Испытания показали, что открытое пламя теряет почти 97% света, а пламя с отражателями позади него все еще потеряло 83% света.В Линза Френеля могла улавливать весь свет, кроме 17%. Сначала источником света служила масляная лампа с пятью фитилями. Керосин был предпочтительным топливом. С появлением электричества лампы вошли в обиход. | Огюстен Френель. В детстве он учился медленно и мало интересовался
языковые исследования или тесты памяти.К 8 годам он едва умел
читать. Тем не менее, его друзья детства, для которых он старательно определял, как
увеличить мощность попуганов и луков, назвал его »
гений ». Применительно к оптике его гений оказался реальным и
значительный. Френель разработал ряд формул для расчета пути света меняет направление, или преломляется, проходя через стеклянные призмы. Работая с одними из самых передовых стеклодувов того времени, он произвел комбинацию форм призм, которые вместе составили линзу. В Линза маяка Френеля использовала большую лампу в фокальной плоскости в качестве своей источник света. В нем также находилась центральная панель с увеличительными стеклами. окруженный сверху и снизу концентрическими кольцами призм и зеркал, все расположены под углом, чтобы собирать свет, усиливать его и проецировать наружу. Различные системы отражателей, установленные на маяках в течение 40 лет. Первая линза Френеля, установленная в элегантной башне Кардована. маяк на реке Жиронда во Франции в 1822 году был виден горизонт, более чем в 20 милях отсюда.Матросы давно романтизировали маяки. Теперь ученые тоже могли восхищаться. «Ничего не может быть красивее целого аппарата для фиксированного света », инженер сказал об устройстве Френеля. «Я не знаю другого произведения искусства более прекрасно заслуги перед смелостью, пылкостью, умом и рвением Исполнитель.» Линзы Френеля вскоре засияли вдоль неровных берегов Европы, но
удивительно, но Америка медленнее увидела свет.Когда моряки пришли в
зависят от мощных новых огней Европы, горько жаловались они на
тощие лампы, освещающие побережье Америки. Несмотря на явное превосходство линз Френеля , экономный бюрократ, отвечающий за федеральные маяки, Стивен Плезантон считал стоимость непомерно высокой. В конце концов шум стал настолько велико, что в 1838 году Конгресс начал расследование. Не было до этого Конгресс откашлялся, чтобы импортировать несколько френелевских линзы.Первые были установлены в 1841 году внутри двух башен на Маяк Навесинк, выходящий на подход к гавани Нью-Йорка. Только после 1852 года, когда в Соединенных Штатах был создан Совет маяков. состоит из выдающихся ученых и моряков, в том числе Джозефа Генри. Смитсоновского института и Александр Бач из Службы береговой службы США. отличные линзы действительно начинают освещать береговую линию Америки. Гражданским Война, почти все маяки в США имели линзы Френеля. |
Вся линза весит примерно от шести до восьми тонн.
В то время как другие улучшили существующую технологию маяков,
Френель сделал шаг вперед, изучив поведение самого света. Его
исследования продвинули понимание природы света и
произвел самый важный прорыв в области освещения маяков за 2000
годы.
годы, предшествовавшие появлению линзы Френеля, безусловно, были
улучшения над открытым огнем или свечами в фонарных комнатах. Еще,
они могли улавливать только небольшой процент света. Все предыдущие системы
меркнет по сравнению с линзой Френеля.
Линзы Френеля
Линза Френеля
Линза Френеля — изобретение французского физика Августина Френеля в 1822 году.
кто изобрел объектив, который сделал его имя обычным
побережья Европы и Северной Америки. Большинство линз
были изготовлены вручную и доставлены из Франции в разобранном виде. Другие были сделаны в
Англия. Ранний дизайн линз напоминал гигантский стеклянный улей с лампочкой на
по центру (см. примеры ниже).Линза могла быть высотой до двенадцати футов с концентрическими кольцами
стеклянные призмы над и под центральной секцией барабана, изгибающие свет в узкий луч.
Более поздние разработки включали в себя дизайн «яблочко».
центр линзы имеет форму увеличительного стекла, поэтому сконцентрированный луч
был даже мощнее. Испытания показали, что в то время как открытое пламя теряет почти
97% его света, а пламя с отражателями позади него все равно потеряло 83%
его свет, линза Френеля могла улавливать все, кроме 17% его света.Из-за своей удивительной эффективности линза Френеля могла легко отбрасывать
свет за 20 или более миль до горизонта.
Ранние линзы Френеля имели стандартные формы и конструкции с небольшими затратами.
отклонение, подобное изображенному выше. У них был масляный фонарь, который постоянно горел от сумерек до
рассвет без мерцания или мигания, как вы можете думать о них сегодня. Однажды они
стали использоваться на побережьях в больших количествах
моряк не мог сказать, где они были ночью, потому что ничего
отличал один свет от другого.Чтобы маяк был
эффективен в качестве вспомогательного средства для навигации, его не только нужно было видеть, но и
быть идентифицированным как уникальное место. Это было необходимо, если корабли должны были
используйте его, чтобы определить свое местоположение и избежать опасностей. С этого момента разные линзы были
сделаны с разными характеристиками и поэтому требуют разных линз
конструкции. Это означало, что многие линзы стали уникальными, потому что они
требуются вспышки или глаза быка, чтобы отличить один свет от другого.
Необходимость четко идентифицировать каждый маяк часто решалась
конкретный образец вспышек в минуту. Хотя иногда маяки
идентифицировали себя с помощью цветного света, большинство из которых использовали вспышку
свет, за которым следует период тьмы. Этот паттерн получил название
«характеристика» маяка. Один раз
было введено электричество, свет мог использовать мигающий механизм, чтобы дать его
уникальный характерный образец вспышки.Теперь капитан дальнего плавания мог определить, где он, по карте и вспышке.
узор света и сказать, что он был в Мэне или Массачусетсе.
Есть много размеров линз Френеля, называемых «порядками», самый крупный из которых — линзы Френеля.
первого порядка, который состоит из сотен стеклянных призм. Линзы
уменьшение размера до второго порядка, третьего порядка и т. д. Некоторые имеют красный
панели, чтобы светить красным светом в сторону моря. Стеклянные призмы имеют форму
и расположен таким образом, чтобы свет от единственного источника внутри
линза отражается горизонтально наружу через каждую призму.
В этом случае,
свет, текущий во всех разных направлениях, максимизируется в
большие лучи, выходящие на море. Количество лучей зависит от
конфигурация призм, которая может сильно различаться. Разные маяки
должны отображать лучи в течение разных периодов времени, чтобы
отличаются друг от друга.
Обычно линзы Френеля делятся на 7 классов (называемых «порядками»). В
порядок определяется расстоянием от пламени до линзы.Первое
Линза Френеля «Ордена Френеля» — самая крупная из широко используемых линз, была установлена в
многие из самых крупных «прибрежных огней». Были построены два больших размера
ограниченное количество и они предназначены для пары специальных установок. Меньшие линзы Френеля, например, шестого порядка
линзы, были установлены в меньших по размеру маяках, таких как маяки волноломов.
См. Приведенную ниже таблицу заказов линз, которая соответствует стандартному типу улья.
конструкции в целом и совершенно не различающиеся по характеристикам.
.
Таблица линз Френеля *
Сортировать по размеру
| Заказать | Высота | Внутри Диаметр |
|---|---|---|
| Первая | 7 ’10 « | 6 ‘1 « |
| Второй | 6 ‘1 « | 4 ‘7 « |
| Третий | 4 ‘8 « | 3 ‘3 « |
| Третий и 1/2 | 3 ‘0 « | 2 ‘5 1/2 « |
| Четвертый | 2 ‘4 « | 1 ‘8 « |
| Пятая | 1 ‘8 « | 1 ‘3 « |
| Шестой | 1 ‘5 « | 1 ‘0 « |
* Источник: Стражи Золотых Ворот: Маяки и Спасательная шлюпка
Станции залива Сан-Франциско
Ральф Шанкс и Лиза Ву Шанкс, редактор.
1995, Книги Костано, ISBN:
0-930268-08-3.
Ниже приведены некоторые фотографии разных типов объективов.
Линза первого порядка
Линза Первого Ордена найдена на Маяке Понсе Де Леон, недалеко от Дейтона-Бич Флорида. В Великих озерах не использовались линзы Первого порядка. Эти линзы огромны!
Линза второго порядка
Линза второго порядка с маяка Standard’s Rock на озере Верхнее.Один всего лишь небольшая горстка линз такого размера, используемых в Великих озерах. Этот у одного есть глаза в центре, и он предназначен для создания мигающего узора, так как он вращается.
Линза третьего порядка
Это объектив третьего порядка. Этот объектив является фиксированным и не предназначен для вращения. Некоторые из
эти линзы выставлены в музеях Мичигана. Это большая бухта
Направляющая линза на выставке в Маркетте.
Объектив третьего с половиной порядка
Этот объектив третьего с половиной порядка обычно создавался для обслуживания на Великие озера, так как он был среднего размера между Четвертым и Третьим порядком объектив, четвертый был слишком маленьким, а третий был слишком большим для предполагаемого использовать. Это фиксированный объектив, а не вращающийся линза. Это линза Рифа Грея, которую можно увидеть в Шарлевуа. Музей исторического общества.
Линза четвертого порядка
Линза четвертого порядка была очень типична для Великих озер и особенно Мичиган. Один из этих линзы. Этот размер линзы чаще всего использовался на озерах и некоторых прибрежные гавани океана.
Линза пятого порядка
Это линза Пятого Ордена с маяка Онтонагона.Этот объектив
демонстрировал красный свет и, как таковой, имел красный дымоход, расположенный вокруг лампы
внутри, чтобы изменить цвет линзы.
Это то, что называется типом улья.
дизайн. Хотя на некоторых объективах были установлены фотовспышки,
этот не делает. Этот объектив можно увидеть в центре Онтонагона на местном
музей.
Линза шестого заказа
Эта линза шестого порядка — самая маленькая из линз для маяков.Он был разработан для небольших световых станций или огней головного типа. Вот этот выставлен внутри станции береговой охраны Saulte Saint Marie. Эти огни были обычным явлением в Великих озерах на небольших гаванях или пирсах.
Линза Френеля 4-го порядка — Оксфордский музей
Линза Френеля 4-го порядка
Линза Френеля: В 1700 и 1800 годах судоходство по открытой воде было жизненно важным средством торговли — это был единственный способ перевозки товаров между континентами, но это было нелегко.Среди множества трудностей была проблема кораблей и всего их драгоценного груза, севшего на мель и разбивающегося о невидимые камни.
Эта необходимость привела к созданию и проектированию множества маяков на береговой линии, которые позволили бы мореплавателям видеть, когда они приближаются слишком близко к опасным обнажениям. Проблема заключалась в том, что огни представляли собой большую свечу или масляную лампу, и часто они были настолько тусклыми, что, когда капитан лодки увидел свет, было уже слишком поздно.Таким образом, ученые того времени искали способы сфокусировать и спроецировать свет намного дальше.
Французский физик и инженер Огюстен-Жан Френель разработал состоящую из нескольких частей линзу Френеля для использования в маяках. Его конструкция позволила создать линзы с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием без массы и объема материала, которые потребовались бы линзам обычной конструкции. Линзу Френеля можно сделать намного тоньше, чем сопоставимую обычную линзу, в некоторых случаях принимая форму плоского листа.Линза Френеля также может захватывать больше наклонного света от источника света, что позволяет свету от маяка, оборудованного таким, быть видимым на больших расстояниях.
За эти годы было разработано семь классификаций линз Френеля. Эти классификации, известные как «заказы», были разработаны для удовлетворения всех потребностей множества различных маяков и разнообразной прибрежной среды, в которой находился каждый маяк.
Линза Френеля первого порядка была самой большой из линз Френеля и могла превышать 12 футов в высоту и одну тонну в весе.Из-за своего размера и прочности эти линзы в основном использовались в маяках, которым требовался чрезвычайно сфокусированный и далеко идущий сигнал. Эти огни обычно использовались в маяках вдоль океанов.
Меньшие порядки линз Френеля, с четвертого по шестой порядки, часто располагались на озерах и в гаванях из-за их ограниченного характера сигнала линз и видимости.
Стекло для линз было изготовлено и обработано на специально спроектированном заводе, потерянном в результате бомбардировок во время Второй мировой войны.По разным причинам он не был воспроизведен.
Маяк Бенони-Пойнт: Маяк Бенони-Пойнт — его собственное название на самом деле было световой станцией на реке Чоптанк, но мало кто называл его так — долгие годы был привычной частью жизни в районе Оксфорда.
Он был расположен в двух милях к юго-юго-западу от Таун-Пойнт, охраняя вход в Тред Эйвон и безопасно направляя суда мимо скал у Бенони-Пойнт. Другой маяк находился на острове Шарпа, дальше в Чоптанке.
Капитан Джон Э. Фолкнер, хранитель маяка на Бенони-Пойнт до своей смерти в 1929 году в возрасте семидесяти двух лет, служил на шести разных маяках, три из которых были сметены, когда он был их хранителем, за свою долгую карьеру. В 1904 году у маяка Мэриленд-Пойнт в Потомаке он и его помощник находились на маяке, когда лед полностью разрушил его. Двое мужчин остались и управляли звонком и светом вручную, пока не приказали выйти из штаба береговой охраны в Вашингтоне.Их пришлось увезти на санях.
Суровой зимой 1918 года он столкнулся с аналогичной проблемой у Бенони-Пойнт. Огромный ледяной затор сорвал маяк с основания, и он перевернулся. По приказу Вашингтона Фолкнер отказался от него. Когда лед очистился, другой маяк, который, как говорят, был практически идентичен маяку Хупера Стрейт, который сейчас находится в Морском музее Чесапикского залива в Сент-Майклсе, был отбуксирован с мыса Чарльз и установлен на новом фундаменте.
Этот просуществовал до тех пор, пока в 1964 году не был демонтирован береговой охраной и заменен беспилотным автоматическим сигнальным буйком и сигнальной лампой.
Источники:
Бек, Адам. «Линза на миллион долларов: наука и история, лежащая в основе линзы маяка Френеля». Partsolutions.com.
http://partsolutions.com/the-million-dollar-lens-the-science-and-history-behind-the-fresnel-lighthouse-lens/
Престон, Диксон Дж. Оксфорд: первые три века. (Истон, Мэриленд: Историческое общество округа Талбот, 1984), 202-203
Как работает линза Френеля, объяснение на простой классной доске Модель
Если вы слышали о линзах Френеля в фотографии раньше, но понятия не имеете, что они из себя представляют и как работают, вот фантастический краткий учебник.
В этом 3,5-минутном видео физик Дэвид Г. Уилли (также известный как «Безумный ученый») объясняет науку, лежащую в основе стиля линз, используя простую и легкую для понимания модель на доске.
Уилли — бывший преподаватель физики в Питтсбургском университете в Джонстауне, и последние несколько десятилетий он объясняет науку с помощью физических шоу.
В этом конкретном отрывке из своей лекции Уилли объясняет, как французский физик Огюстен-Жан Френель (1788-1827) придумал, как делать толстые и тяжелые оптические линзы тоньше и легче.
Основная идея заключается в том, что если вы прорежете параллельный зазор в середине оптической линзы, свет все равно будет входить и выходить с обеих сторон под одинаковым углом.
«Френель понял, что если у меня будет действительно большая толстая линза, она все равно будет той же линзой, даже если я возьму полосу с параллельными сторонами», — говорит Уилли. «А если я могу вынуть одну полосу с параллельными сторонами, почему бы не вынуть много полос с параллельными сторонами?»
Таким образом, если вы выдолбите линзу с параллельными полосками, она останется той же линзой, несмотря на наличие воздушного зазора внутри.
Но эта новая полая линза будет довольно слабой по сравнению со сплошной линзой. Решение? Сверните две стороны вместе, чтобы получить зазубренную ультратонкую линзу, которая оптически эквивалентна исходной большой, толстой и сплошной линзе.
«Он намного тоньше и легче, чем раньше, но действует точно так же», — говорит Уилли.
Вспышки и аксессуары для фотоаппаратов используют линзы Френеля для фокусировки света в более узкий луч, что отлично подходит для увеличения интенсивности света от портативного устройства с батарейным питанием.
В легендарном Polaroid SX-70 использовалась линза Френеля как часть сложной конструкции складной SLR.
View-камеры могут использовать линзы Френеля, чтобы помочь фотографам лучше фокусироваться и компоновать фотографии за счет увеличения яркости изображения, проецируемого объективом на матовое стекло камеры.
Canon и Nikon также являются двумя производителями камер, которые используют линзы Френеля для уменьшения размера телеобъективов, которые традиционно являются большими и громоздкими.Объективы Canon с дифракционной оптикой (DO) с зелеными кольцами и новые объективы Nikon Phase Fresnel (PF) обеспечивают значительную экономию размера и веса по сравнению с их традиционными аналогами.
Вот разительная разница в размерах между традиционным объективом Nikon 500mm f / 4E AF-S NIKKOR FL ED VR и Nikon AF-S NIKKOR 500mm f / 5.6E PF ED VR:
Сравнение размеров Nikon 500mm f / 4E AF-S NIKKOR FL ED VR (вверху) и Nikon AF-S NIKKOR 500mm f / 5.6E PF ED VR (внизу).Несмотря на то, что вы отказываетесь от стоп-кадра с новым объективом PF 500 мм, он весит 3 штуки.2 фунта (1,45 кг) по сравнению с 6,8 фунтами (3,09 кг) его старшего брата.
Имя Френеля на его прорыве в области объектива вполне заслужено, поскольку его технология теперь используется для широкого круга приложений, от маяков (это «изобретение, спасшее миллион кораблей») до камер, объективов и вспышек, используемых на протяжении всей истории фотография.