Lens

’n Lens is ’n optiese toestel wat lig kan deurlaat en die strale na mekaar toe buig (konvergeer) of versprei (divergeer). ’n Eenvoudige lens bestaan uit ’n enkele optiese element, terwyl ’n saamgestelde lens uit verskeie eenvoudige lense met ’n gemeenskaplike as bestaan; met veelvoudige elemente kan optiese foute beter reggestel word as met ’n enkele lens. Lense word gewoonlik gemaak van glas of deursigtige plastiek.

Naam

Die woord "lens" kom van die Latynse naam vir die lensie omdat ’n bollens die vorm van ’n lensie het. Die genusnaam van die lensieplant is Lens, en die spesie wat die meeste geëet word, is Lens culinaris.

Soorte lense

’n Bollens

’n Hollens

Lense word geklassifiseer volgens die kromming van die twee kante. ’n Lens is ’n bollens (ook ’n konvekse, konvergerende of positiewe lens genoem) as altwee kante bolvormig is. ’n Lens met twee hol kante is ’n hollens (ook ’n konkawe, divergerende of negatiewe lens genoem). As die een kant plat en die ander kant bolvormig is, word dit ’n vlakbollens genoem. ’n Vlakhollens se een kant is plat en die ander kant hol. As die een kant bolvormig en die ander kant hol is soos dié wat in brille gebruik word, is dit ’n holbollens of konkaaf-konvekse lens.

As die lens holvormig is, word die lig versprei en die beeld verklein. As dit bolvormig is, word die ligstrale na mekaar toe gebuig en dit kan die beeld óf vergroot óf verklein, afhangend van hoe dit gebruik word. Vir baie doeleindes word groepe lense gebruik om die verlangde effek te verkry, en dit word meestal ’n objektieflens genoem.

Spieëls

’n Spieël is nie ’n lens nie, maar ’n vlak spieël kan vergelyk word met ’n vlak ligbrekende oppervlak. Die beeld word nie vergroot of verklein nie, maar verander slegs van rigting. Met ’n hol- of bolspieël gebeur dieselfde; net die rigting verander effens meer of minder.

Optiese as

Die mate waarin die lig van rigting verander as dit deur ’n lens skyn, hang af van die hoek tussen die ligstraal en die oppervlak van die lens. Elke optiese stelsel het ’n optiese as waarlangs die lense simmetries is en waarlangs lig nie verbuig word nie. In eenvoudige gevalle kan die lyn wat reguit deur die middel van ’n lens loop as die optiese as beskou word omdat die meeste lense simmetries is, en daarom sal ’n ligstraal wat reguit deur die middel van die lens skyn, nie van rigting verander nie.

Fokusse en fokusafstande

Elke lens het twee fokusse:
F₁ = fokus aan die kant van die voorwerp; F₂ = fokus aan die kant van die beeld;
f₁ = fokusafstand aan die kant van die voorwerp; f₂ = fokusafstand aan die kant van die beeld

Elke lens het twee fokusse of brandpunte.

By ’n positiewe lens is dit:

die punt waar ewewydig invallende strale saamkom nadat dit deur die lens geskyn het (die rooi lyne op die linkerkantse skets), en
die punt waaruit strale moet kom om ewewydige strale te vorm nadat dit deur die lens geskyn het (blou).

By ’n negatiewe lens is dit:

die punt van waar dit lyk die invallende strale kom nadat dit deur die lens geskyn het (rooi op die regterkantse skets), en
die punt waar die ewewydige invallende strale lyk of hulle saamkom as dit so inval dat hulle ewewydige strale vorm nadat hulle deur die lens geskyn het (blou).

Omdat dit by negatiewe lense gaan om die punte van waar die strale blyk te kom en waar dit lyk of hulle saamkom, word hier van virtuele fokusse gepraat. Die fokus- of brandpuntafstande is in albei gevalle die afstand tussen die fokusse en die middel van die lens.

Gebruike

Brille en kontaklense

Bekende gebruike van lense is by brille, kontaklense en implantaatlense. Die doel daarvan is om brekingsafwykings van die ooglens of die horingvlies reg te stel. Dit geld veral vir bysiendheid, versiendheid en presbiopie (ouderdomsversiendheid). In die eersgenoemde twee gevalle kom die fokusafstand van die oog nie ooreen met die afstand tussen die ooglens en die netvlies (= die beeldafstand) nie. In die derde geval is die ooglens weens veroudering onvoldoende in staat om sy fokusafstand aan te pas.

Ook afwykings in die vorm van die lens of horingvlies, soos astigmatisme, kan reggestel word.

Fotografie

Die objektieflens wat onder meer in fotografie gebruik word, is saamgestelde lense. In ’n objektief kompenseer die afsonderlike lense soveel moontlik vir mekaar se afbeeldingsfoute sodat die afbeelding so suiwer moontlik is.

Projektor

Ook projektors gebruik saamgestelde lense. Dié objektiewe is geoptimaliseer vir ’n klein voorwerpafstand en ’n groot beeldafstand (dus net andersom as by ’n fotografiese objektief). ’n Projektor bevat ook ’n kondensor om die lig optimaal te gebruik.

Dieselfde metode word in ’n donkerkamer in ’n vergroter gebruik om filmnegatiewe mee af te druk. Hier is die beeldafstand veel kleiner as by ’n projektor.

Teleskope en verkykers

Die voorwerpafstand van verkykers is meestal veel groter as die brandpuntafstand, of selfs oneindig. By die teleskoop is die voorwerpafstand in beginsel altyd oneindig. By ’n verkyker word die beeld deur ’n oogstuk bekyk. By eenvoudige teleskope gebeur dit ook, maar by teleskope vir wetenskaplike ondersoek word die beeld altyd deur ’n kamera opgeneem. Dit lei nie net tot langer beligtingstye nie, maar maak dit ook moontlik om die beelde vir wetenskaplike publikasies te gebruik.

Mikroskoop

In ’n mikroskoop is die voorwerpafstand kleiner as die beeldafstand. Die beeld word deur ’n oogstuk bekyk, maar kan uiteraard ook gefotografeer word.

Oogstukke en vergrootglase

Oogstukke word gebruik om na beelde te kyk wat deur ’n objektief gevorm is. Die basiese beginsel van ’n oogstuk is vir alle gebruike dieselfde: om as vergrootglas te dien.

CD- en DVD-spelers

Hier word ’n miniatuurlens gebruik om die laserstraal op die spore te fokus.

Nie-optiese lense en spieëls

Buiten vir lig is dit ook moontlik om "lense" te maak om "strale" van ander golfverskynsels van rigting te laat verander. ’n Bekende gebruik is die fokus van elektronebundels in elektronemikroskope. In katodestraalbuise, soos in klassieke televisietoestelle en rekenaarskerms, is daar elektronelense wat die elektronebundels op die skerm fokus en so vir ’n skerper beeld sorg. Ook vir die fokus van deeltjiebundels in deeltjieversnellers word elektronelense gebruik.

In sterrekunde is sprake van ’n gravitasielens, waar ligstrale afgebuig word in ’n swaartekragveld. Dié verskynsel, wat beskryf word deur die algemene relatiwiteitsteorie, moet ingereken word by waarnemings naby swaar voorwerpe soos die son, ’n sterrestelsel of ’n swartkolk.

In geofonie word vir seismiese ondersoeke gebruik gemaak van die afbuiging van geluidsgolwe in gesteentes.

Eksterne skakels

Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Lens.

Wikiwoordeboek het 'n inskrywing vir lens.
Hierdie artikel is merendeels vertaal uit die Nederlandse Wikipedia