Lentila Fresnel

Această intrare sau secțiune despre optică nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

O lentilă Fresnel este un tip de lentilă inventat de fizicianul Augustin-Jean Fresnel în 1827 , inițial pentru utilizare specifică în luminile de navigație, caracterizat printr-o grosime totală redusă care permite construirea de optici mai puțin voluminoase. Utilizarea a fost ulterior extinsă la multe alte domenii, cum ar fi fotografia cu construcția de optică.

Structură și principiu

1) Secțiunea transversală a unui obiectiv Fresnel pozitiv
2) Secțiunea transversală a unui obiectiv standard cu putere dioptrică egală

Obiectivul Fresnel permite construirea opticii de dimensiuni mari și distanță focală mică, fără volumul, grosimea și greutatea materialului necesar pentru a construi o lentilă sferică convențională cu putere dioptrică echivalentă.

Rezultatul se obține prin fracționarea lentilei sferice într-o serie de secțiuni inelare concentrice, numite inele Fresnel. Pentru fiecare zonă grosimea lentilei este limitată, transformând curba continuă într-o serie de suprafețe cu aceeași curbură, dar nu continuă. Figura ilustrează clar conceptul.

Lentilele Fresnel sau plăcile zonei Fresnel, prin extensie, sunt obiecte cu funcții similare, care funcționează la lungimi de undă în afara spectrului vizibil, precum cele utilizate în microscopii cu raze X.

Dimensiunea obiectivului farului

Fresnel a proiectat inițial șase tipuri de lentile pentru faruri, de diferite dimensiuni și distanțe focale. Diferitele dimensiuni sunt numite ordine și au variat inițial de la cea mai mare și mai puternică primă ordine până la a șasea ordine. Ulterior s-a adăugat o dimensiune intermediară între ordinul trei și al patrulea și au fost dezvoltate și lentile deasupra primului ordin - numite lentile mezo-radiale și hiperradiene (sau hiperradiale) - și lentile de ordinul șapte și opt. ^{[1] [2]}

Ideea utilizării lentilelor mai mari decât cele de primul ordin a fost prezentată pentru prima dată de inginerul britanic Thomas Stevenson în 1869, când dezvoltarea arzătoarelor de gaz din ce în ce mai mari și mai puternice a făcut posibilă vizualizarea constantă a luminilor farurilor distanțe mai mari și chiar în ceață, dar în același timp au cauzat probleme de supraîncălzire la lentilele de ordinul întâi.
Primele teste pe noile lentile au avut loc în 1885 la Farurile South Foreland din Marea Britanie , iar doi ani mai târziu primele lentile hiper-radiale au fost montate pe unele faruri. Aceste lentile au fost instalate pe 31 de faruri din întreaga lume. Începând cu anii 1920, noile tehnologii de iluminat au făcut ca obiectivele mari să fie învechite, dar unele continuă să funcționeze, cum ar fi farul Punta Makapuu din Hawaii , farul Manora Point din Pakistan , farul Santa Maria din Laguna din Brazilia sau farul din Cabo de São Vicente în Portugalia . ^[3]

Au fost construite doar două lentile mezo-radiale, o dimensiune intermediară între cele de ordinul întâi și cele hiper radiale, care au fost instalate pe farul Abrolhos și pe farul Ilha Rasa din Brazilia, în ambele cazuri încă în funcțiune. ^{[3] [4] [5]}

Angajamente

Lentila multiplă a unui far

Datorită fragmentării pe care o introduce în imagini, obiectivul Fresnel este utilizat acolo unde este important să se reducă greutatea obiectului chiar și în detrimentul unei calități optime a imaginii. Tehnologiile mecanice în continuă îmbunătățire și utilizarea celor mai buni polimeri permit, prin creșterea densității seriei de secțiuni, să îmbunătățească caracteristicile optice ale dioptriilor.

Cea mai cunoscută utilizare este în faruri , unde pe lângă obiectiv, se adaugă deseori prisme optice pentru a devia alte raze de lumină și pentru a crește luminozitatea generală a lămpii . Dimensiunile obiectivelor pentru faruri variază de la 60 centimetri în diametru la 3,7 × 1,8 metri și mai mult, cu o distanță focală de 90 de centimetri.

Lentilele Fresnel sunt utilizate în cele mai diverse sectoare, de la vizorele unor camere, la vizualizatoarele de realitate virtuală, la sisteme de mărire pentru suprafețe mari, precum foi întregi, până la geamurile din spate cu efect de unghi larg al vehiculelor și, în acest caz, este de lentile negative și multe altele.

Lentilele mai simple și mai ieftine din plastic turnat sunt utilizate în proiectoare transparente ( episcopi ), ca lupe și în senzorii de detectare a sistemelor de securitate comune. Principiul Fresnel este utilizat și în unele cuptoare solare și pentru motoarele Stirling .

Lentilele Fresnel sunt utilizate pentru oglinzile plate din concentratoarele liniare ale centralelor solare termodinamice (denumite CSP: energie solară concentrată ), pentru a concentra radiația solară prin mai multe lentile pe o singură linie de foc, pentru a încălzi un fluid la temperatură ridicată și apoi printr-o turbină iar alternatorul generează electricitate. Lentilele Fresnel permit o suprafață reflectorizantă mai mare pentru aceeași zonă ocupată și, de asemenea, oglinzile plate sunt mai ieftine decât reflectoarele parabolice liniare.

Nervurile de sticlă plasate în interiorul farurilor auto sunt variante ale obiectivului Fresnel.

Principiul lentilei Fresnel este, de asemenea, utilizat pentru mașinile optice de măsurare pentru supravegherea marginilor pieselor mecanice, cum ar fi profilele roților dințate.

Obiectivul Fresnel este, de asemenea, utilizat pe scară largă în sistemele de detectare cu infraroșu pasiv (PIR), cum ar fi brichetele sau detectoarele de alarmă, ca înlocuitor pentru sistemul de oglinzi mai greoi și mai scump.

Notă

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre obiectivul Fresnel

linkuri externe

• ( EN ) Fresnel lens , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.