Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Fresnel lens

Taa ya kwanza ya fresnel Fresnel, inayoonyeshwa kwenye Makumbusho ya Taa ya Point Arena , Taa ya Point Arena , Kata ya Mendocino, California

Fresnel Lens ( / f r n ɛ l / fray- NEL au / f r ɛ z n əl / FREZ -nəl ) ni aina ya kompakt lenzi awali zilizotengenezwa na Kifaransa mwanafizikia Augustin-Jean Fresnel kwa lighthouses . [1]

Kubuni inaruhusu ujenzi wa lenses ya kufungua kubwa na urefu mfupi wa upeo usio na wingi na kiasi cha nyenzo ambacho kitahitajika kwa lens ya kubuni kawaida. Lens Fresnel inaweza kuwa nyembamba sana kuliko lens kulinganishwa kawaida, katika baadhi ya kesi kuchukua fomu ya karatasi gorofa. Lens Fresnel inaweza kukamata mwanga zaidi oblique kutoka chanzo mwanga, hivyo kuruhusu mwanga kutoka lighthouse vifaa na moja kuwa inayoonekana juu ya umbali mkubwa.

Yaliyomo

Historia

Wazo la kuunda lens nyembamba, nyepesi kwa njia ya mfululizo wa hatua za annular mara nyingi huhusishwa na Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon . [2] Wakati Buffon alipendekeza kupiga lens hiyo kutoka kwenye kipande kimoja cha kioo, Marquis de Condorcet (1743-1794) ilipendekeza kuifanya kwa sehemu tofauti zilizowekwa kwenye sura. [3] Fizikia wa Kifaransa na mhandisi Augustin-Jean Fresnel mara nyingi hupewa mikopo kwa ajili ya maendeleo ya lens mbalimbali kwa ajili ya matumizi katika vituo. Kwa mujibu wa gazeti la Smithsonian , lens ya kwanza ya Fresnel ilitumiwa mwaka wa 1823 katika chumba cha chini cha Cordouan kinywa cha kisiwa cha Gironde ; mwanga wake unaweza kuonekana kutoka maili zaidi ya kilomita 32. [4] Mwanafizikia wa Scottish Sir David Brewster anajulikana kwa kushawishi Uingereza kuchukua lenses hizi kwenye vituo vyake. [5] [6]

Maelezo

Jinsi Lens Fresnel lenye collimates mwanga
Jinsi Lens Fresnel lenye collimates mwanga
Sehemu ya msalaba wa lango la Fresnel, 2 Sehemu ya Msalaba wa lens ya kawaida ya spherical
1: sehemu ya msalaba wa lenti ya Fresnel ya spherical
2: sehemu ya msalaba wa lens ya kawaida ya plane-convex ya nguvu sawa
Mtazamo wa karibu wa lango la Fresnel la gorofa unaonyesha mviringo mviringo juu ya uso

Lens Fresnel inapunguza kiasi cha vifaa vinavyotakiwa ikilinganishwa na lens ya kawaida kwa kugawa lens katika seti ya sehemu ndogo za annular. Lens bora ya Fresnel ingekuwa na sehemu nyingi kama hizo. Katika kila sehemu, unene wa jumla umepungua ikilinganishwa na lens sawa sawa. Hii inafafanua kwa ufanisi uso wa kuendelea wa lens ya kawaida kwenye seti ya nyuso za curvature sawa, pamoja na discontinuities stepwise kati yao.

Katika lenses fulani, nyuso zimebadilishwa na nyuso za gorofa, na pembe tofauti katika kila sehemu. Lens hiyo inaweza kuonekana kama safu ya misuli iliyopangwa kwa mtindo wa mviringo, na mijelezi ya juu kwenye pande zote, na kituo cha gorofa au kidogo cha kuzingatia. Katika kwanza (na kubwa) lenses Fresnel, kila sehemu ilikuwa kweli prism tofauti. Lenses za Fresnel 'moja-kipande' zilitengenezwa baadaye, zinazotumiwa kwa ajili ya magari ya gari, kuvunja, maegesho, na lenses za kugeuka, na kadhalika. Katika nyakati za kisasa, vifaa vya kusambaza kompyuta (CNC) vinaweza kutumiwa kutengeneza lenses zaidi.

Fresnel lens design inaruhusu kupungua kwa unene (na kwa hiyo umati na kiasi cha nyenzo), kwa gharama ya kupunguza ubora wa picha ya lens, ndiyo sababu maombi ya picha ya sahihi kama vile picha bado hutumia lenses kubwa ya kawaida.

Lenti za Fresnel hutengenezwa kwa kioo au plastiki; ukubwa wao hutofautiana kutoka kwenye nyumba kubwa za kale za kihistoria, ukubwa wa mita) hadi kati (vidokezo vya kurasa kitabu, vigezo vya mtazamo wa OHP) kwa skrini ndogo ( TLR / SLR kamera, micro-optics). Mara nyingi wao ni nyembamba sana na gorofa, karibu kubadilika, na unene katika 1 hadi 5 mm (0.039 hadi 0.197 in) mbalimbali.

Lenses za kisasa za Fresnel kawaida hujumuisha vipengele vyote vya kutafakari. Hata hivyo mengi ya vituo vya kurekebisha vitu vyote vinakataza na kutafakari vipengele, kama inavyoonekana katika picha na mchoro. Hiyo ni, mambo ya nje ni sehemu ya tafakari wakati mambo ya ndani ni sehemu ya lenses za refractive. Uliopita kutafakari ndani mara nyingi kutumika ili kuepuka kupoteza mwanga katika kutafakari kutoka kioo silvered.

Taa ya lens ya taa ya

Makapuu Point Mwanga
Cape Meares Lighthouse ; Langi ya Fresnel ya kwanza

Fresnel ilizalisha ukubwa sita wa lenses lighthouse, imegawanywa katika maagizo manne kulingana na ukubwa wao na urefu wa focal. [7] Katika matumizi ya kisasa, haya yanawekwa kwanza kwa njia ya sita. Ukubwa wa kati kati ya amri ya tatu na ya nne iliongezwa baadaye, pamoja na ukubwa juu ya utaratibu wa kwanza na chini ya sita.

Lens ya kwanza ili urefu wa 920 mm (36 in) na kipenyo cha juu cha 2590 mm (8.5 ft) juu. Mkutano kamili ni karibu 3.7 m (12 ft) mrefu na 1.8 m (6 ft) pana. Kidogo (amri ya sita) ina urefu wa 150 mm (5.9 in) na mduara wa macho 433 mm (17 in) juu. [7] [8] [9]

Lenses kubwa zaidi za Fresnel huitwa lenses za Fresnel za hyperradiant . Lens moja ilikuwa karibu wakati iliamua kuunda na kuvaa Mwanga wa Makapuu Point katika Hawaii. Badala ya kuagiza lens mpya, ujenzi mkuu wa optic, mita 3.7 (12 ft) mrefu na kwa zaidi ya maelfu elfu, ilitumiwa pale. [10]

Amri ya lens ya taa
Amri Urefu wa urefu
(mm)
Urefu
(m)
Imewekwa kwanza
Nane
Saba
Sita 150 0.433
Tano 182.5 0.541
Nne 250 0.722
3 1/2 375
Cha tatu 500 1.576
Pili 750 2.069
Kwanza 920 2.59
Vipimo vyema 1125
Hyperradial 1330 1879

Aina

Kuna aina mbili kuu za lens Fresnel: imaging na yasiyo ya imaging . Kuchunguza lenses za Fresnel hutumia makundi yenye sehemu za msalaba na kuzalisha picha kali, wakati lenses zisizo za kufikiri zina makundi yenye sehemu za msalaba, na hazizalishi picha kali. [11] Kama idadi ya makundi huongezeka, aina mbili za lens zinafanana zaidi. Katika kesi ya abstract ya idadi isiyo na sehemu ya makundi, tofauti kati ya makundi ya jiwe na gorofa hupotea.

Imaging

Spherical
Lens Fresnel lens ni sawa na lens rahisi ya spherical , kwa kutumia makundi ya umbo la pete ambayo kila mmoja ni sehemu ya nyanja, ambayo yote inazingatia mwanga juu ya hatua moja. Aina hii ya lens hutoa picha mkali, ingawa si wazi kabisa kama lens rahisi sawa ya spherical kutokana na diffraction kwenye kando ya vijiji.
Cylindrical
Lens Fresnel ya cylindrical ni sawa na lens rahisi ya cylindrical , kwa kutumia makundi ya moja kwa moja na sehemu ya mviringo, kuelekeza nuru kwenye mstari mmoja. Aina hii inazalisha picha mkali, ingawa si wazi kabisa kama lens ya kawaida ya cylindrical kutokana na diffraction kwenye kando ya miji.

Mashirika yasiyo ya upigaji

Doa
Sehemu isiyo na picha ya Fresnel lens hutumia makundi yaliyo na pete yenye sehemu za msalaba ambazo ni mistari ya moja kwa moja badala ya vifungu vya mviringo. Lens vile inaweza kuzingatia mwanga kwenye doa ndogo, lakini haitoi picha mkali. Lenses hizi zina matumizi katika nguvu za jua, kama vile kulenga jua kwenye jopo la nishati ya jua. Lenses za Fresnel zinaweza kutumika kama vipengele vya optics za kuangaza Köhler na kusababisha optics zisizo na ufanisi sana za macho za Fresnel-Köhler (FK) za jua. [12]
Linear
Lens ya Fresnel isiyo ya kufikiri ya mstari hutumia makundi ya moja kwa moja ambayo sehemu za msalaba ni mistari ya moja kwa moja badala ya miti. Lenses hizi hutazama mwanga kwenye bendi nyembamba. Hazizalisha picha kali, lakini zinaweza kutumika katika nguvu za jua, kama vile kuzingatia jua kwenye bomba, ili kuchochea maji ndani: [1] .

Matumizi

Imaging

Lens ya plastiki ya Fresnel inayouzwa kama kifaa cha kueneza screen ya TV
Lens Fresnel kutumika katika Sinclair FTV1 portable CRT TV, ambayo huongeza kipengele wima ya kuonyesha tu

Fresnel lenzi hutumika kama rahisi mkono uliofanyika magnifiers . Pia hutumiwa kurekebisha matatizo kadhaa ya Visual, ikiwa ni pamoja na matatizo ya ocular-motility kama vile strabismus . Lenses za Fresnel zimetumiwa kuongeza ukubwa wa Visual wa maonyesho ya CRT katika televisheni za mfukoni, hasa Sinclair TV80 . Pia hutumiwa katika taa za trafiki .

Lenses za Fresnel hutumiwa katika malori ya Ulaya ya kushoto-kuendesha gari na kuingia nchini Uingereza na Jamhuri ya Ireland (na kinyume chake, malori ya Ireland na Uingereza ya kuingilia bara la Ulaya) kuondokana na matangazo ya kipofu yaliosababishwa na dereva anayeendesha lori wakati ameketi upande usiofaa wa cab karibu na upande wa barabara gari liko. Wanaunganisha kwenye dirisha la upande wa abiria. [13]

Matumizi mengine ya gari ya Lens ya Fresnel ni kuimarisha mtazamo wa nyuma, kama mtazamo mpana wa lens iliyo kwenye vibali vya nyuma vya dirisha kuchunguza eneo la nyuma ya gari, hasa lenye urefu mrefu au bluff-tailed, kwa ufanisi zaidi kuliko mtazamo wa nyuma kioo peke yake.

Lenses za Fresnel nyingi hutumiwa kama sehemu ya kamera za utambulisho wa retina , ambapo hutoa picha nyingi za ndani na nje za lengo la fixation ndani ya kamera. Kwa karibu watumiaji wote, angalau moja ya picha zitakuwa kwenye lengo, na hivyo kuruhusu usawa wa jicho sahihi.

Lenses za Fresnel pia zimetumiwa katika uwanja wa burudani maarufu. Msanii wa mwamba wa Uingereza Peter Gabriel aliwafanya katika maonyesho yake ya awali ya solo ili kukuza ukubwa wa kichwa chake, kinyume na mwili wake wote, kwa athari kubwa na ya comic. Katika filamu ya Terry Gilliam Brazil , skrini za plastiki Fresnel zinaonekana wazi kama wakubwa wa wachunguzi wadogo wa CRT kutumika katika ofisi zote za Wizara ya Taarifa. Hata hivyo, mara kwa mara huonekana kati ya watendaji na kamera, kuwapotosha kiwango na muundo wa eneo hilo kwa athari za kupendeza. Movie ya Pixar Wall-E ina lens ya fresnel kwenye matukio ambapo mhusika mkuu anaangalia muziki ulioinuliwa kwenye iPod.

Picha ya

Canon na Nikon wamewahi kutumia lenses za Fresnel kupunguza ukubwa wa lenses za telephoto. Vipengele vya picha vinavyojumuisha vipengele vya Fresnel vinaweza kuwa vifupi sana kuliko sambamba ya kubuni ya lens. Nikon wito teknolojia yao Phase Fresnel . [14] [15]

Kamera ya Polaroid SX-70 ilitumia kiashiria cha Fresnel kama sehemu ya mfumo wake wa kutazama.

Angalia na kamera kubwa za format zinaweza kutumia lens Fresnel kwa kushirikiana na glasi ya ardhi , ili kuongeza mwangaza ulioonekana wa picha iliyopangwa na lens kwenye kioo chini, hivyo kusaidia kubadilisha marekebisho na muundo.

Illumination

Inchkeith lighthouse lens na utaratibu wa gari

Lenses za Fresnel za kioo bora zilikuwa zinatumiwa kwenye vituo vya mahali, ambako zilizingatiwa hali ya sanaa mwishoni mwa 19 na katikati ya karne ya 20; wengi sasa wamestaafu kutoka huduma. [16] Mipangilio ya lens Lighthouse Fresnel kawaida hujumuisha vipengele vingine vinavyoweza kupangiliwa , vilivyovaa ndani ya nyumba ya juu na chini ya Fresnel ya mipango ya kati, ili kupata mwanga wote uliotokana na chanzo cha mwanga. Njia ya mwanga kwa njia ya mambo haya inaweza kujumuisha kutafakari kwa ndani , badala ya kukataa rahisi katika kipengele cha Fresnel cha mpango. Lenses hizi ziliwapa faida nyingi kwa waumbaji, wajenzi, na watumiaji wa vituo vya mwanga na mwanga wao. Miongoni mwa mambo mengine, lenses ndogo zinaweza kupatikana katika nafasi zaidi za kompyuta. Kuenea kwa mwanga zaidi kwa umbali mrefu, na mwelekeo tofauti, umewezekana kupangia nafasi. [17]

Pengine matumizi makubwa ya lenses za Fresnel, kwa muda, ilitokea kwenye vichwa vya magari ya magari , ambako wanaweza kuunda boriti inayofanana sambamba kutoka kwa kutafakari kwa njia ya kupendeza ili kukidhi mahitaji ya mifumo iliyoingizwa na ya shaba, mara nyingi katika kitengo sawa cha kichwa (kama vile kama muundo wa H4 wa Ulaya). Kwa sababu za gharama, uzito, na upinzani wa athari, magari mapya yametolewa kwa lenses za Fresnel za glasi, kwa kutumia kutafakari nyingi kwa vioo vya polycarbonate wazi. Hata hivyo, lenses za Fresnel zinaendelea kwa matumizi makubwa katika mkia wa gari, alama, na taa za kuhifadhi.

Lenses za Fresnel za kioo pia hutumiwa katika vyombo vya taa kwa ajili ya michezo ya ukumbi na picha za mwendo (angalia taa ya Fresnel ); vyombo vile mara nyingi huitwa tu Fresnels . Chombo chote kina nyumba ya chuma, kutafakari, mkutano wa taa, na lens Fresnel. Vyombo vingi vya Fresnel vinaruhusu taa kuhamishwa kwa jamaa ya kipaumbele cha lens, kuongeza au kupungua ukubwa wa boriti ya mwanga. Matokeo yake, ni rahisi sana, na huweza kuzalisha boriti kama nyembamba kama 7 ° au pana kama 70 °. [18] Lens ya Fresnel inazalisha boriti laini sana, hivyo hutumiwa kama mwanga wa safisha. Mmiliki mbele ya lens anaweza kushikilia filamu ya plastiki ya rangi ( gel ) ili kuunganisha skrini za mwanga au waya au plastiki iliyohifadhiwa ili kuieneza. Fresnel lens ni muhimu katika kuunda picha za mwendo si tu kwa sababu ya uwezo wake wa kuzingatia boriti nyepesi kuliko lens kawaida, lakini pia kwa sababu mwanga ni kiwango kikubwa thabiti katika upana wote wa boriti ya mwanga.

Mfumo wa Kuendesha Optical kwenye carrier wa ndege wa Marekani Navy USS Dwight D. Eisenhower

Vifurushi vya ndege na vituo vya hewa vya majini hutumia lenses za Fresnel katika mifumo yao ya kutua macho . Msaada wa "mwanga wa nyama" husaidia mjaribio katika kudumisha mteremko sahihi wa kutua kwa kutua. Katikati ni taa za rangi nyekundu na nyekundu zinajumuisha lenti za Fresnel. Ingawa taa zinaendelea, angle ya lens kutoka kwa mtazamo wa majaribio huamua rangi na nafasi ya mwanga unaoonekana. Ikiwa taa zinaonekana juu ya bar ya usawa wa kijani, majaribio ni ya juu sana. Ikiwa ni chini, majaribio ni ya chini sana, na kama taa ni nyekundu, majaribio ni ya chini sana.

Fresnel lens imeona maombi ya kuimarisha taa za kusoma kwa abiria kwenye ndege ya Airbus: katika cabin nyeusi, boriti ya mwanga haijasimamisha abiria jirani.

Projection

Matumizi ya lenses za Fresnel kwa kupima picha hupunguza ubora wa picha, hivyo huwa hutokea tu ambapo ubora sio muhimu au ambapo wingi wa lens imara itakuwa ya kuzuia. Lenses za Fresnel zisizo nafuu zinaweza kupigwa au zimefunikwa kwa plastiki ya uwazi na hutumiwa katika mradi wa nyuso na televisheni za makadirio .

Fresnel lenses ya urefu tofauti wa focal ( collimator moja, na mtoza mmoja) hutumiwa katika utengenezaji wa kibiashara na DIY . Lens ya collimator ina urefu wa chini na inawekwa karibu na chanzo cha mwanga, na lens ya mtozaji, ambayo inalenga mwanga ndani ya lens triplet, huwekwa baada ya picha ya kupima (jopo la matrix la LCD katika vidonge vya LCD ). Lenses za Fresnel pia hutumiwa kama collimators katika vidonge vya juu .

Nishati ya jua

Kwa kuwa lenses za plastiki za Fresnel zinaweza kufanywa zaidi kuliko lenses za kioo, pamoja na kuwa nafuu na nyepesi sana, hutumiwa kuzingatia mwanga wa jua kwa ajili ya kupokanzwa katika jiko la jua , katika vijiko vya jua, na katika watoza wa jua hutumiwa kutisha maji kwa matumizi ya ndani. Wanaweza pia kutumiwa kuzalisha mvuke au kuimarisha injini ya Stirling .

Lenti za Fresnel zinaweza kuzingatia jua kwenye seli za jua na uwiano wa karibu 500: 1. [19] Hii inaruhusu kazi ya jua ya seli ya jua kupunguza, kupunguza gharama na kuruhusu matumizi ya seli bora zaidi ambayo ingekuwa ghali sana. [20] Katika mapema karne ya 21, fresnel reflectors ilianza kutumiwa katika kuzingatia mimea ya nguvu za jua (CSP) ili kuzingatia nishati ya jua. Programu moja ilikuwa kuandaa maji kwenye Kituo cha Nguvu cha Liddell kilichochomwa makaa ya mawe, huko Hunter Valley Australia.

Lenses za Fresnel zinaweza kutumika kwa mchanga wa sinter, kuruhusu uchapishaji wa 3D katika kioo. [21]

Katika fiction

Shadows mfululizo wa televisheni ya watoto wa Kiingereza huweka sehemu "Window Nyingine", ambapo mwanasayansi huweka lango Fresnel kwenye dirisha la nyumba yake, na watoto wake na mama yake wanaweza kuona maono ya baba zao katika karne zilizopita ndani yake .

Angalia pia

  • Fresnel picha
  • Fresnel eneo sahani
  • Lens Lenticular
  • Mwonekano wa Fresnel wa mstari
  • Taa ya Prism - Optics Fresnel anidolic

Marejeleo

  1. ^ "Fresnel lens" . Merriam-Webster . Retrieved 19 March 2013 .
  2. ^ "Fresnel lens" . Encyclopædia Britannica . Encyclopædia Britannica Online. Encyclopædia Britannica Inc. 2012 . Retrieved 5 July 2012 .
  3. ^ "Fresnel lens" . Appleton's dictionary of machines, mechanics, engine-work, and engineering . New York: D. Appleton and Co. 2 : 609. 1874 . Retrieved 5 July 2012 .
  4. ^ Watson, Bruce. "Science Makes a Better Lighthouse Lens." Smithsonian . August 1999 v30 i5 p30. produced in Biography Resource Center . Farmington Hills, Mich.: Thomson Gale. 2005.
  5. ^ "Brewster, Sir David." Encyclopædia Britannica . 2005. Encyclopædia Britannica Online. 11 November 2005.
  6. ^ "David Brewster." World of Invention , 2nd ed. Gale Group, 1999.
  7. ^ a b Mabel A. Baiges (1988). "Fresnel Orders" (TIFF) . Retrieved 9 September 2012 .
  8. ^ "Fresnel lenses" . Archived from the original on 27 September 2007 . Retrieved 1 June 2007 .
  9. ^ "Fresnel lenses" . Michigan Lighthouse Conservancy. 31 January 2008 . Retrieved 9 September 2012 .
  10. ^ "Makapu`u, HI" . Anderson, Kraig. Lighthouse Friends . Retrieved 26 February 2009 .
  11. ^ Nonimaging Optics by R. Winston, J. C. Miñano, and P. G. Benítez, (Academic, 2005).
  12. ^ Chaves, Julio (2015). Introduction to Nonimaging Optics, Second Edition . CRC Press . ISBN 978-1482206739 .
  13. ^ Lowe, David (2011-12-03). Lowe's Transport Manager's and Operator's Handbook 2012 . Kogan Page Publishers . ISBN 9780749464103 .
  14. ^ Nikon
  15. ^ The Digital Picture
  16. ^ Terry Pepper, Seeing the Light, The Incredible Fresnel Lens. Archived 29 May 2008 at the Wayback Machine .
  17. ^ Terry Pepper, Seeing the Light, Fresnel lens. Archived 29 May 2008 at the Wayback Machine .
  18. ^ Mum, Robert C., Photometrics Handbook . Broadway Press. 2nd Edition. Page 36.
  19. ^ "Soitec's Concentrix technology" . Retrieved 3 September 2013 .
  20. ^ "Soitec's high-performance Concentrix technology" . Retrieved 3 September 2013 .
  21. ^ https://motherboard.vice.com/en_us/article/this-3d-printer-runs-on-sand-and-sun

Kusoma zaidi

Viungo vya nje

  • A Compact Linear Fresnel Reflector (CLFR) was in use at Lidell Power Station Hunter Valley Australia. (This page was archived November 2013, so this may or may not still be true) Another article dated 2008 discussing this project is here.
  • Fresnel article on lighthouse lenses, 1822, online and analyzed on BibNum [click 'à télécharger' for English analysis]