Hva er Virtual stråler av lys?

Hva er Virtual stråler av lys?


Optikk er overalt - TV, briller, mobiltelefoner. Vitenskapen om lys og teknologien for å manipulere lys gjennomsyrer vårt samfunn. En grunn er at lyset følger svært enkle regler. Dette gjør det enkelt å utforme et system og forutsi hvordan det vil fungere. En av de mest verdifulle verktøy som brukes til å forutsi og forbedre ytelsen til optiske systemer er strålen spor. Virtuelle bjelker - mer korrekt kalt virtuelle stråler - er en spesiell klasse av optisk ray.

Ray Tracing

Hva er Virtual stråler av lys?

Fordi lyset reiser i rette linjer, er strålesporing et verdifullt verktøy for å designe optiske systemer.

Forskere og ingeniører definerer en stråle som et lite segment av en lysstråle. For eksempel, hvis en lyspære var omgitt av en ugjennomsiktig papp sfære, deretter en liten pinhole ble satt i papp, ville at lyset kommer i nærheten av hva forskerne tenker på som en stråle. Det er en nyttig definisjon, fordi ytelsen til optiske systemer kan representeres ved hvordan systemet forandrer bare noen få stråler.

Ray-Tracing Regler

En enkel linse, slik som i en mobiltelefon, vil ta fjernt lys - solen, for eksempel, eller kanskje et gatelys i den andre enden av blokken - og konsentrere det til et punkt. Avstanden fra linsen til at fokus punktet kalles brennvidden. En stråle som kommer inn i linsen er parallell med dens akse vil bli bøyd for å passere gjennom navet. En stråle som kommer inn i linsen etter reiser gjennom det sentrale punktet vil dukke opp parallelt med aksen. En stråle som passerer gjennom sentrum av en linse vil ikke bli bøyd i det hele tatt. Ved å beregne eller tegning der disse strålene passerer, kan ytelsen til et objektiv forutsies.

Gjør det komplisert

Hva er Virtual stråler av lys?

Kameralinser er laget ved å sette flere enkle objektiver sammen.

En kompleks objektiv, for eksempel en i en høy ytelse kamera eller film projektor, er sammensatt av flere individuelle linser satt sammen. På grunn av den enkle regler for optikk og verdien av strålebane, kan ytelsen til hele systemet forutsies ved å følge noen få stråler gjennom systemet. Fordi dette kan gjøres matematisk, ingeniører bruker ray-tracing dataprogrammer til å utforme optiske systemer, tilpasning dem til de er akkurat.

Going Virtual

Hva er Virtual stråler av lys?

Bildet synlig i et buet speil ser ut til å være bak speilet.

Et flatt speil er en av de enkleste optikk. Når du ser på et speil, ser det ut som om det er en hel verden på den andre siden, selv om det ikke er noe der, men baksiden av speilet. Men kan du forestille deg en stråle som går fra nesetippen din, for eksempel til speilet og så gjennom speilet. For å se tuppen av nesen i speilet, fokuserer du øynene bak speilet overflaten. Det er ingen lys bak speilet, men lyset ser ut til å komme derfra. Det er en virtuell ray.

En annen Need for virtuelle Rays

Et forstørrelsesglass er et annet godt eksempel på et system som best kan analyseres med virtuelle stråler. Et forstørrelsesglass opprettes når et objektiv brukes til å se på et objekt som er nærmere til det enn sin egen brennvidde. Når du ser gjennom et forstørrelsesglass, ser det ut som om lyset kommer fra en større objekt bak linsen. Lyset er faktisk ikke kommer fra stedet der øynene er fokusert. Øynene ser på et virtuelt bilde skapt av projeksjonen av virtuelle stråler.