Собрать солнце линзы лучи

Линза френеля или как добыть огонь от солнца.

Линза френеля или как добыть огонь от солнца.

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

Люблю в солнечную погоду выжигать линзой. О том как получить огонь от солнца с помощью линзы я уже писал на своем сайте. Можете прочитать вот эту статью о том как добыть огонь с помощью лупы.

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:

1. Линзой френеля можно развести огонь, если солнце без облаков, даже на закате. Днем это даже лучше чем спички.(да еще и увлекательнее)
2. Линза не может закончиться как спички или газ. Не может и отсыреть.
3. Днем при ярком солнце начинает гореть даже толстое бревно или палка(пока она находится в фокусе, а если убрать зайчик то остается горячий уголь, который легко раздувается. Со спичками придется искать дрова поменьше бересту или хворост.
4. Линза помещается в рюкзак, она хоть и большая, но тонкая, поэтому в рюкзаке останется еще много места для других вещей.
   

Как дополнительная «примочка»-то что линза способна увеличивать.

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.

Источник

Световые лучи и оптика линз

Световые лучи, проходя через различные прозрачные среды (воздух, вода, стекло и др.), на границе их раздела преломляются — т.е. меняют свое направление. Это явление называется рефракцией. Степень отклонения светового луча от первоначального направления, когда он из воздуха попадает в другой прозрачный материал, например, в воду, определяется характеристикой этого вещества, называемой показателем преломления. Для воды показатель преломления равен примерно 1,3; для стекла и полимеров, используемых для изготовления очков — от 1,5 до 1,9. Чем больше показатель преломления, тем сильнее отклоняется луч при попадании из воздуха в эту среду.

Способность прозрачных материалов преломлять световые лучи лежит в основе действия, простейших оптических устройств, называемых линзами. Линза представляет собой диск из прозрачного материала, ограниченный двумя поверхностями, обычно сферическими (применяются и более сложные формы).

Линза, у которой обе поверхности выпуклые, обладает замечательной способностью собирать солнечные лучи в точку (сконцентрированными в одной точке солнечными лучами можно даже прожечь лист бумаги). Такая линза называется собирательной (положительной). Собирательные линзы в середине толще, а по краям тоньше.

Точка, в которой собираются лучи от удаленного источника света, называется фокусом, и в нашем случае она является оптическим изображением Солнца. Расстояние от фокуса до линзы называется фокусным расстоянием. Чем оно меньше, тем сильнее преломляющая способность линзы (ее рефракция) — т.е. тем сильнее линза преломляет световые лучи.

Преломляющая способность линзы характеризуется понятием «оптическая сила линзы». Оптическая сила определяется как величина, обратная фокусному расстоянию. Единицей измерения оптической силы является диоптрия (сокращенно: дптр. или D): 1 дптр. = 1 / 1 м. Для собирательных линз оптическую силу указывают со знаком «+» (например, +5,0 D).

Если через такую линзу посмотреть на текст в книге, то можно подобрать расстояния между глазом, линзой и текстом такими, что буквы будут видны четко, причем они значительно увеличатся в размере — линза увеличивает. Чем больше оптическая сила линзы, тем сильнее она увеличивает.

Линза с обеими вогнутыми сферическими поверхностями будет действовать противоположным образом — она рассеивает лучи. Такая линза называется рассеивающей (отрицательной). Для рассеивающих линз оптическую силу указывают со знаком «-» (например, -5,0 D). Рассеивающие линзы в центре тоньше, чем по краям.

Рассмотренные выше линзы называются двояко-выпуклыми и двояко-вогнутыми, соответственно.

Отметим, что для линз широко используются и другие комбинации поверхностей. В зависимости от этого линзы бывают, например, выпукло-вогнутыми, плоско-выпуклыми и др. Наиболее часто в очках используют выпукло-вогнутые линзы. Преломляющая сила линзы зависит от кривизны обеих поверхностей и показателя преломления ее материала.

Линзы обладают способностью, используя исходящие от объекта световые лучи, формировать на некотором расстоянии от себя его четкое изображение. Эта способность линз реализована в таких известных оптических устройствах, как фотоаппарат, подзорная труба, очки и др.

При использовании материалов портала активная индексируемая ссылка на портал обязательна. Копирование материалов портала только с письменного разрешения администрации портала.

Источник

Построение в линзах

Для введённых нами линз существует два условно разных типа задач:

• задачи на построение в собирающей и рассеивающей линзах
• задачи на формулу для тонкой линзы

Первый тип задач основан на фактическом построении хода лучей от источника и поиска пересечения преломлённых в линзах лучей. Рассмотрим ряд изображений, полученных от точечного источника, который будем помещать на различных расстояниях от линз. Для собирающей и рассеивающей линзу существуют рассмотренные (не нами) траектории распространения луча (рис. 1) от источника .

Рис.1. Собирающая и рассеивающая линзы (ход лучей)

Для собирающей линзы (рис. 1.1) лучи:

1. синий. Луч, идущий вдоль главной оптической оси, после преломления проходит через передний фокус.
2. зелёный. Луч, проходящий через оптический центр линзы, не испытывает преломления (не отклоняется от первоначального направления).
3. красный. Луч, идущий через передний фокус, после преломления распространяется параллельно главной оптической оси.

Пересечение любых из этих двух лучей (чаще всего выбирают лучи 1 и 2) дают изображение ( ).

Для рассеивающей линзы (рис. 1.2) лучи:

1. синий. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, преломляется так, что продолжения луча проходит через задний фокус.
2. зелёный. Луч, проходящий через оптический центр линзы, не испытывает преломления (не отклоняется от первоначального направления).

Пересечение продолжений рассмотренных лучей даёт изображение ( ).

Аналогично сферическому зеркалу, получим набор изображений от предмета, расположенного на различных расстояниях от зеркала. Введём те же обозначения: пусть — расстояние от предмета до линзы, — расстояние от изображения до линзы, — фокусное расстояние (расстояние от фокуса до линзы).

Для собирающей линзы:

• (источник находится очень далеко от линзы). В этом случае мы можем считать, что все лучи от источника идут параллельно друг другу (рис. 2). Пустим два луча параллельно главной оптической оси линзы.

Рис. 2. Собирающая линза (источник в бесконечности)

Т.к. все лучи, идущие параллельно главной оптической оси линзы, после преломления в линзе проходят через фокус, то точка фокуса и является точкой пересечения преломлённых лучей, тогда она же и есть изображение источника (точечное, действительное).

• 2F» title=»\displaystyle d>2F» data-lazy-src=»https://s0.wp.com/latex.php?latex=%5Cdisplaystyle+d%3E2F&is-pending-load=1#038;bg=ffffff&fg=000000&s=0″ srcset=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″> (источник находится за двойным фокусным расстоянием) (рис. 3).

Рис. 3. Собирающая линза (источник за двойным фокусом)

Воспользуемся ходом луча, идущего параллельно главной оптической оси (отражается в фокус) и идущего через главный оптический центр линзы (не преломляется). Для визуализации изображения введём описание предмета через стрелку. Точка пересечения преломившихся лучей — изображение (уменьшенное, действительное, перевёрнутое). Положение — между фокусом и двойным фокусом.

• (источник находится ровно в двойном фокусе) (рис. 4).

Рис. 4. Собирающая линза (источник в двойном фокусе)

Воспользуемся ходом луча, идущего параллельно главной оптической оси (отражается в фокус) и идущего через главный оптический центр линзы (не преломляется). Точка пересечения преломившихся лучей — изображение (того же размера, действительное, перевёрнутое). Положение — ровно в двойном фокусе.

• d>F» title=»\displaystyle 2F>d>F» data-lazy-src=»https://s0.wp.com/latex.php?latex=%5Cdisplaystyle+2F%3Ed%3EF&is-pending-load=1#038;bg=ffffff&fg=000000&s=0″ srcset=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″> (источник между фокусом и двойным фокусом) (рис. 5)

Рис. 5. Собирающая линза (источник между двойным фокусом и фокусом)

Воспользуемся ходом луча, идущего параллельно главной оптической оси (отражается в фокус) и идущего через главный оптический центр линзы (не преломляется). Точка пересечения преломившихся лучей — изображение (увеличенное, действительное, перевёрнутое). Положение — за двойным фокусом.

• (источник находится ровно в фокусе собирающей линзы) (рис. 6)

Рис. 6. Собирающая линза (источник в фокусе)

Воспользуемся ходом луча, идущего параллельно главной оптической оси (отражается в фокус) и идущего через главный оптический центр линзы (не преломляется). В этом случае, оба преломлённых луча оказались параллельными друг другу, т.е. точка пересечения отражённых лучей отсутствует. Это говорит о том, что изображения нет.

• (источник находится между фокусом и главным оптическим центром) (рис. 7)

Рис. 7. Собирающая линза (источник перед фокусом)

Воспользуемся ходом луча, идущего параллельно главной оптической оси (отражается в фокус) и идущего через главный оптический центр линзы (не преломляется). Однако преломлённые лучи расходятся, т.е. сами преломлённые лучи не пересекутся, зато могут пересечься продолжения этих лучей. Точка пересечения продолжений преломлённых лучей — изображение (увеличенное, мнимое, прямое). Положение — по ту же сторону, что и предмет.

Для рассеивающей линзы построение изображений предметов практически не зависит от положения предмета, так что ограничимся произвольным положением самого предмета и характеристикой изображения.

• (источник находится очень далеко от линзы). В этом случае, мы можем считать, что все лучи от источника идут параллельно друг другу (рис. 8). Пустим два луча параллельно главной оптической оси линзы.

Рис. 8. Рассеивающая линза (источник в бесконечности)

Т.к. все лучи, идущие параллельно главной оптической оси линзы, после преломления в линзе должны проходить через фокус (свойство фокуса), однако после преломления в рассеивающей линзе лучи должны расходится. Тогда в фокусе сходятся продолжения преломившихся лучей. Тогда точка фокуса и является точкой пересечения продолжений преломлённых лучей, т.е. она же и есть изображение источника (точечное, мнимое).

• любое другое положение источника (рис. 9).

Рис. 9. Рассеивающая линза (произвольное положение источника)

Воспользуемся ходом луча, идущего параллельно главной оптической оси (продолжение отражённого луча проходит через передний фокус) и идущего через главный оптический центр линзы (не преломляется). Тогда изображением будет пересечение продолжений преломлённых лучей.

Второй тип задач связан с формулой тонкой линзы. Такие задачи основываются на числовых данных параметров, характеризующих положение источника, изображения или фокуса линзы. Рассмотрим произвольную систему (рис. 10). Пусть положение источника ( ), изображения ( ) и фокуса системы ( ) задано.

Рис. 10. Формула тонкой линзы

Тогда взаимосвязь между параметрами положения элементов можно описать формулой:

• где
  • — фокусное расстояние линзы,
  • — расстояние от предмета до линзы,
  • — расстояние от изображения до линзы.

Важно: для использования формулы (1) необходимо помнить правило расстановки знаков. Если линза собирающая, то 0″ title=»\displaystyle F>0″ data-lazy-src=»https://s0.wp.com/latex.php?latex=%5Cdisplaystyle+F%3E0&is-pending-load=1#038;bg=ffffff&fg=000000&s=0″ srcset=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>, если рассеивающая, то . В случае действительных предметов и изображений: 0″ title=»\displaystyle d>0″ data-lazy-src=»https://s0.wp.com/latex.php?latex=%5Cdisplaystyle+d%3E0&is-pending-load=1#038;bg=ffffff&fg=000000&s=0″ srcset=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>, 0″ title=»\displaystyle f>0″ data-lazy-src=»https://s0.wp.com/latex.php?latex=%5Cdisplaystyle+f%3E0&is-pending-load=1#038;bg=ffffff&fg=000000&s=0″ srcset=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>, а в случае мнимых предметов и изображений: и .

И последним параметром, характеризующим линзы или систему линз, является оптическая сила линзы ( ). Её нахождение довольно простое:

• где
  • — оптическая сила линзы/системы линз,
  • — фокус линзы/системы линз.

Размерность оптической силы линзы: м =дптр (диоптрии). Оптическая сила собирающей линзы положительна, рассеивающей — отрицательна.

Вывод: задачи с линзами, в целом, разделены на два класса. Задачи на построение основываются на рисунках 2-9. Достаточно проанализировать ход лучей и найти изображение (рис.1). Численные значения в дано указывают на задачи на формулу тонкой линзы (1).

Источник