Kujutis

Kujutis on optikaseadmega saadav esemesarnane pilt.

Kujutisi jagatakse tõelisteks ja näivateks. Tõeline kujutis tekib optikaseadet läbivate valguskiirte lõikepunktis. Tõelist kujutist saab tekitada ekraanile. Näiv kujutis tekib optikaseadet läbivate valguskiirte pikenduste lõikepunktis. Näivat kujutist ekraanile tekitada ei saa.

1. Punktikujulise valgusallika kujutise tekkimine

Asetades punktikujulise valgusallika läätse fookus­kaugusest kaugemale, saame valgusallikast teisel pool läätse punktikujulise kujutise. Punktallikast läätse läbiv valgusvihk koondub teisel pool läätse samuti ühes punktis. Asetades läätsest kujutise kaugusele ekraani (näiteks paberi­lehe), saame sellel valgusallika punkti­kujulise kujutise.

2. Eseme kujutise tekkimine

Esemest tekib kujutis samal põhimõttel. Kui ese on valgustatud, lähtub tema igast punktist valgusvihk, mis tekitab teisel pool läätse selle punkti kujutise. Eseme kujutise vaatamisega ekraanil tekib probleeme, kui ese on ruumiline, sest kujutise punktid ei asetse samas tasandis.

Läätsega tekkivat kujutist saab leida, rakendades juba varem kasutatud põhimõtet – vaatame vähemalt kahe ühest ja samast punktist lähtuva kiire käiku. Kujutis tekib nende kahe kiire lõikepunktis (hajuvate kiirte korral nende pikenduste lõikepunktis).

Kumerläätse korral on üheks kiireks, mille käiku me kindlalt teame, optilise peateljega paralleelselt leviv kiir (kiir 1 joonisel). Pärast murdumist läätses läbib kiir läätse fookuse. Teiseks kiireks valitakse enamasti läätse optilist keskpunkti läbiv kiir (kiir 2 joonisel). Läätse keskpunkti läbiv kiir läätses ei murdu ja levib sama sirgjoont mööda edasi.

Punkti A kujutise leidmiseks joonestame nüüd need kaks punktist A kindlal viisil levivat kiirt. Punkti A kujutis tekib nende kiirte lõikepunktis B.

Eseme kujutise konstrueerimiseks leitakse eseme punktide kujutis. Lihtsa kujuga eseme korral piisab, kui leiame vaid üksikute punktide kujutise asukoha. Lihtsuse mõttes valime esemeks noole AB, mille ots A paikneb läätse optilisel peateljel ja nool on teljega risti. Sellise paigutusega noole kujutise konstrueerimiseks piisab teraviku B kujutise asukoha B' leidmisest ekraanil.

Vaatleme kolme oluliselt erinevat juhtu, mis sõltuvad eseme kaugusest läätsest.

1. Ese on läätsest kaugemal kui läätse kahekordne fookuskaugus.

Kujutis tekib läätse fookuse lähedale. Kujutis on ümberpööratud, tõeline ja vähendatud.

Sellisel viisil tekib kujutis silmas ja fotokaameras.

2. Ese on läätse ligidal, fookuskauguse ja kahekordse fookuskauguse vahel.

Kujutis tekib kaugemale kui läätse kahe­kordne fookuskaugus. Kujutis on ümberpööratud, tõeline ja suurendatud.

Sellisel viisil kujutise suurendamist kasutatakse projektoris.

Kui ese asub läätse ja fookuse vahel, ekraanile kujutist ei teki, sest läätse läbinud kiired hajuvad. Kujutis tekib hajunud kiirte pikenduste lõikepunktis. Läbi läätse vaadates näeme päripidist, näivat ja suurendatud kujutist.

Seda kujutise tekitamise viisi me kasutame luubi ehk suurendusklaasiga vaatamisel, et saada esemest suurendatud kujutist. Silma tasub hoida luubi lähedal, sest siis on vaateväli suurim.

Vaatame jälle kahe kiire käiku. Kui läätse optilist keskpunkti läbiv kiir jätkab endiselt samas suunas, siis optilise peateljega paralleelne kiir hajub, muutes oma suunda selliselt, et selle kiire pikendus läbib läätse ebafookuse. Hajunud kiirte pikendus lõikub optilist keskpunkti läbiva kiirega, tekitades esemega samal pool läätse päripidise, vähendatud ja näiva kujutise.

Selleks on vaja kumerläätse, hästi valgustatud eset ja ekraani (paberileht). Läätseks sobib luup või plussprilli klaas. Alusta katset nii, et ese oleks läätsest võimalikult kaugel. Muutes ekraani kaugust läätsest, leia selline ekraani asend, kus ekraanil tekib esemest terav kujutis. Vaatle kujutist ja võrdle seda esemega. Nüüd vähenda eseme ja läätse kaugust. Vaata, mis muutus.

Katsetades näed, et:

1. kujutis on esemega võrreldes ümber pööratud („jalad ülespidi”);
2. kui ese on kaugel, on kujutis vähendatud;
3. eseme lähendamisel kujutis suureneb;
4. eseme lähendamisel läätsele kaob teatud kaugusest kujutis ära, seda enam ekraanile ei teki.

Katseta läätse ka luubina, püüdes leida esemest võimalikult terav suurendatud kujutis.

1. Vasta õppetüki alguses olevatele küsimustele.
2. Mis on tõeline kujutis?
3. Mis on näiv kujutis?
4. Millal tekib kumerläätses tõeline, millal näiv kujutis?
5. Tee katseliselt kindlaks, millisel kaugusel on ese ja selle kujutis ühesuurune.