линза френеля для чего
Линза Френеля: описание и практическое применение
В мире существует немало удивительных изобретений и вещей, которые делают нашу жизнь чуточку проще. Одним из таких изобретений по праву можно считать линзу Френеля, о которой и пойдет речь в данной статье.
Биография
Жан Френель был рожден в небольшом городе неподалеку от столицы Франции, Парижа, в 1788 году. В детстве будущий великий ученый достаточно часто болел и не обладал хорошими отметками по учебе. Ходят слухи, что в возрасте восьми лет он даже не умел читать. Стоит отметить, что немного повзрослев, ребенок обнаружил в себе некоторые склонности к точным наукам, а именно к математике и геометрии. Выучившись на инженера, Жан Френель стал одним из проектировщиков региональных дорог и мостов, однако он понимал, что его кругозор и тяга к науке намного больше, чем то ремесло, которым он зарабатывал себе на жизнь. Особо притягивала юного ученого оптика. Таким образом, уже в 1818 году он сформулировал свою теорию, связанную с оптической интерференцией, которая и являлась фундаментом для изобретения линзы Френеля.
Удачное стечение обстоятельств
Жизнь послала Жану замечательный подарок. В начале XIX века многие государства Европы были заинтересованы в усовершенствовании механизма маяков. Благодаря крупным успехам в инженерном деле и проектировании мужчину пригласили для осуществления этих новых разработок.
Главная функция маяка заключается в том, что его должно быть видно на далеком расстоянии. Для того чтобы их свет было видно за много десятков километров, в маяках устанавливались специального вида линзы, однако и они не давали необходимого результата. Требовались новые идеи, умы, разработки. Уже в 1819 году Жан разработал модель подходящей для этих целей линзы, которую впоследствии назвали линзой Френеля. Ученый не только смог сделать необходимые расчеты, но и сам непосредственно участвовал в процессе создания нового изобретения, так как имел определенные инженерные и производственные навыки.
Невиданный успех изобретения
Результат оказался выше всяких похвал. Новый прибор значительно улучшил характеристики прежних маяков, порадовав этим капитанов морских судов. Даже английское правительство было вынуждено признать превосходство своих основных конкурентов – французов.
Изобретение в современном мире
Несмотря на то, что с момента изобретения линзы Френеля прошло много лет, она до сих пор активно используется, причем не только в морском деле, но и в более привычных сферах жизни. Если рассуждать более наглядно, то сила этого прибора настолько велика, что он может собрать весь свет, исходящий от солнца, в одну точку и воспламенить дерево. Устройство изобретения подразумевает не только собирание, но и рассеивание лучей, если того требуют определенные нужды.
Отрасли использования изобретения
Одним из способов применения данного прибора в привычной жизни можно считать парковочную линзу Френеля, которую приклеивают как на лобовое, так и на заднее стекло автомобиля для удобства парковки. С помощью особого расположения борозд, образующих прибор, изображение через него кажется намного меньше, чем в реальной жизни. Поэтому автомобилистам удобно ориентироваться на него, чтобы избегать случайных столкновений с другими машинами. Обзор при этом расширяется.
Также линзу Френеля пытались применять при изготовлении объективов для фотоаппаратов, однако после долгих попыток данную технологию так и не смогли внедрить в массовое производство.
Другие исследования
Жан Френель получил основную свою известность именно благодаря устройству, про которое было рассказано выше, но не стоит забывать, что этот великий ученый внес немаловажный вклад в научную деятельность в сфере оптики. Все свои эксперименты, подтверждающие научные труды, ученый проводил самостоятельно, без посторонней помощи. До 1817 года его труды посвящены исключительно продольным колебаниям света, но узнав об исследованиях, сделанных Юнгом, Жан Френель начинает изучать также и поперечные колебания света. Именно поперечные волны и становятся основной темой всех его последующих научных работ. Всю свою жизнь Френель постоянно испытывал нужду в средствах на свои исследования. Из-за тяжелых материальных условий ему приходилось самостоятельно конструировать высокоточное оборудование для проведения всех необходимых измерений. В 1823 году ученый открыл новые законы, связанные с изменениями поляризации света, а также его преломлении и отражении. Помимо линзы Френеля, к его изобретениям относят зеркала и призмы, названные его именем.
Благодаря своим успехам и достижениям в научной деятельности в 1823 году ученый становится членом Французской академии наук, расположенной в Париже. Уже через 2 года после этого он становится членом Королевского общества Англии. Помимо всего прочего, Френель внесен в список самых великих научных деятелей Франции. Скончался великий ученый в 39 лет от туберкулеза.
Заключение
Оптический прибор, изобретенный Жаном Френелем, помог науке выйти на новый, до этого неизведанный уровень. Прибор оказался настолько удачным, что широко используется в промышленности и в быту по сей день. Жизнь Френеля – это отличный пример того, что даже при тяжелых материальных и бытовых условиях можно заниматься наукой и отдавать себя ей полностью. Такие люди достойны того, чтобы называться великими, ведь благодаря им и движется прогресс, появляются новые технологии, упрощающие нашу жизнь. Будем надеяться, что наша статья была вам полезной, а также вам было интересно познакомиться с биографией и изобретениями этого ученого.
Линза Френеля
Ли́нза Френе́ля — сложная составная линза. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями (как обычные линзы), а из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля. Предложена Огюстеном Френелем.
Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а следовательно, и вес) линзе Френеля даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, что сферическая аберрация линзы Френеля невелика, лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля).
Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными. Кольцевые направляют световой поток в каком-либо одном направлении. Поясные линзы посылают свет от источника по всем направлениям в определённой плоскости.
Диаметр линзы Френеля может составлять от единиц сантиметров до нескольких метров.
Применение
Основным недостатком линзы Френеля является то, что из-за наличия переходных краевых участков между зонами велик уровень паразитной засветки и разного рода «ложных изображений» (по сравнению с обычными линзами и традиционными объективами). Поэтому её использование для построения оптически точных изображений затруднено.
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Линза Френеля» в других словарях:
линза Френеля — ступенчатая линза — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы ступенчатая линза EN Fresnel lens … Справочник технического переводчика
Линза — У этого термина существуют и другие значения, см. Линза (значения). Двояковыпуклая линза Линза (нем. Linse, от лат. … Википедия
Линза (оптика) — Плоско выпуклая линза Линза (нем. Linse, от лат. lens чечевица) обычно диск из прозрачного однородного материала, ограниченный двумя полированными поверхностями сферическими или плоской и сферической. В настоящее время всё чаще применяются и т. н … Википедия
ФРЕНЕЛЯ ЛИНЗА — сложная составная линза, применяемая в маячных и сигнальных фонарях. Предложена О. Ж. Френелем. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферич. или иными поверхностями, как обычные линзы, а из отд. примыкающих друг к другу концентрич … Физическая энциклопедия
ФРЕНЕЛЯ — (1) дифракция (см.) сферической световой волны, при рассмотрении которой нельзя пренебречь кривизной поверхности падающей и дифрагировавшей (либо только дифрагировавшей) волн. В центре дифракционной картины от круглого непрозрачного диска всегда… … Большая политехническая энциклопедия
ФРЕНЕЛЯ ЗОНЫ — участки, на к рые разбивают поверхность фронта световой волны для упрощения вычислений при определении амплитуды волны в заданной точке про странства. Метод Ф. з. используется при рассмотрении задач о дифракции волн в соответствии с Гюйгенса… … Физическая энциклопедия
ЛИНЗА — оптическое стекло, служащее для концентрации светового потока, исходящего от лампы, в узкий, почти цилиндрический пучок. Для этого светящаяся нить лампы д. б. установлена точно в фокусе Л., а размеры нити возможно меньшие. Л. бывают гладкие и… … Технический железнодорожный словарь
Френеля линза — Поперечное сечение линзы Френеля и обычной линзы Линза Френеля сложная составная линза. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями, как обычные линзы, а из отдельных примыкающих друг к другу… … Википедия
Френеля линза — сложная составная линза, применяемая в маячных и сигнальных фонарях. Предложена О. Ж. Френелем (См. Френель). Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферическими или иными поверхностями, как обычные линзы, а из отдельных… … Большая советская энциклопедия
Вогнуто-выпуклая линза — Плоско выпуклая линза Линза (нем. Linse, от лат. lens чечевица) обычно диск из прозрачного однородного материала, ограниченный двумя полированными поверхностями сферическими или плоской и сферической. В настоящее время всё чаще применяются и т. н … Википедия
БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
Мои эксперименты в области фотосъемки, статьи по фототехнике и оптике
Линзы Френеля — прибор для студийной фотосъемки
Я обещал начать рассказывать о студийных приборах и начну с линзы Френеля. В обычной фотостудии, сдаваемой в аренду вы её вряд ли найдете. Первая причина в том, что она достаточно дорогая, а вторая — большинство тех, кто приходит в такие студии про линзу Френеля ничего не знают.
А порочная идея: «Если вы не знаете зачем вам это нужно — вам это не нужно» делает своё дело. Иногда нужно просто попробовать.
слева: Линза Френеля, справа: обычная линза
Итак, линза Френеля выполняла изначально две функции:
1) уменьшала вес линзы т.к. если линзу делать стандартной формы, то, например, линза для маяка может весить и пару тонн.
2) собирала весь свет в пучок, сохраняя мягкие границы пучка света. Это тоже использовалось на маяках, так как позволяло светить очень ярко.
В дальнейшем оба этих свойства были успешно использованы кинематографом, в том числе Голливудом. А так как Голливуд прославился на весь свет своими фильмами, то и свет стал называться «голливудским».
Иллюстрация из книги «Hollywood portraits». Весьма, кстати, полезная книга. В ней описана идеология работы с источниками, оснащенными линзами Френеля (ссылка в конце статьи). Также принято их называть спотами, т.к. они дают пятно.
Работа со светом пятнами — это профессиональная работа фотографа. Пятна с мягко растушеванными границами плавно перетекают друг в друга, позволяя сохранять естественность светотеневого рисунка.
здесь два пятна света: оранжевый и синий, которые мягко перетекают друг в друга, почти не гася друг друга
на фото: на заднем плане 11 спотов, которые формируют букву P (Скорее всего от Paramount). Такое возможно только в крупных киностудиях.
Приборы для постоянного света существовали еще с начала 20-ого века, а что же со вспышками? Ведь постоянный свет требует длинных выдержек, сильно греет и с ним неудобно работать, используя цветные гели т.к. падает мощность.
У вспышек нет таких недостатков и многие серьезные производители выпустили свои варианты спот-приборов. Например, у любимого мной Broncolor есть аж два таких прибора.
Broncolor Pulsospot 4
и, основной прибор с линзой Френеля.
Устройство этих приборов не менялось уже целый век и оно довольно простое.
Внутри прибора Broncolor Pulsospot 4 две лампы: импульсная лампа-вспышка и галогеновая лампа пилотного света. За лампами расположен пароболический металлический отражатель, а сами лампы стоят на рельсах и могут перемещаться ближе к линзе Френеля или дальше. Отъезжая вглубь корпуса прибора мы получаем пятно меньшего диаметра и наоборот. Это все. Больше ничего нет, кроме вентилятора.
Угол светового конуса от 15 до 40 градусов.
Broncolor Flooter — это вообще насадка на стандартную световую головку. Её преимущество в более крупной линзе Френеля, которая позволяет получить более крупное пятно. Также позволяет использовать лампы HMI (постоянный свет, металло-галогенная лампа).
Угол светового конуса от 15 до 70 градусов.
Цена первого и второго приборов около 5000 usd (приборы автономно не работают, нужно подключать к студийному генератору).
Свет мягкий, и очень управляемый. А прибор компактный. Оттого с ним вдвойне приятно работать. Моделей я с ним еще не снимал, так как получил его недавно.
Жалко, что он у меня пока один и не получится сделать снимок, полностью освещеннный пятнами света от таких приборов, имитируя голливудский свет. Но можно сделать свет от спота основным, а местами подсветить, скажем, портретной тарелкой и мягким рассеивателем, грубо имитируя спот.
Вот такой вот лёгкий студийный «инсайт», а вскорости, надеюсь, дополнить статью снимками моделей.
Книгу Hollywood portraits очень советую почитать. Там есть и схемы освещения. Ссылка на неё ниже.
Снимки, с использование светильников с линзой Френеля, любезно предоставленные Вадимом (Blitzphoto)
Женский портрет
Схема: рисующий 650 Вт, контровой 650 Вт, заполняющий 650 Вт через зонт, фоновый 300 Вт. Фотоаппарат Sony a7, объективы везде разные — SMS Pentax-M 75-150/4, SMS Pentax-M 100/2,8, SMS Pentax-A 135/2,8. Чувствительность 1000 ед., выдержка менялась в районе 1/160, диафрагма 5,6.
Ретушь — плагин Portraiture
Мужской портрет
Ретуши не было — поэтому хорошо видно как рисует направленный прожектор. Фотокамера опять Sony a7, оптика везде SMS Pentax-M 75-150/4, диафрагма 5.6, выдержка 1/125, чувствительность 500 ед. Схема освещения аналогична предыдущей съёмке, за некоторым исключением — на двух снимках в сцену введён ещё один светильник, Френель на 300 вт. На снимке 02 он с другим таким же светит на фон, а на снимке 04 подсвечивает руки.
Хотите бесплатно получать свежие
статьи по фото?
Читайте также:
Добавить комментарий Отменить ответ
15 thoughts on “ Линзы Френеля — прибор для студийной фотосъемки ”
у меня есть адский френель за 360 рублей
В зависимости от расстояния мняет размер пятна, правда по краям ха, главное что б они не попали на объект. даёт неплотные тени, из которых легко тянутся детали. правда у меня модели мелкие)))
Интересная идея! И хорошо получается!
Ссылка на Голивудские портреты что то не работает((??
Только что проверил — ссылка работает. Нажмите на одну из кнопок
Подобные линзы я видел на светофорах железнодорожных, и они совсем не дефицит.
Может самому можно сделать такой светильник
Линзы Френеля, как вариант, можно поискать в магазинах театральных принадлежностей. Они используются в некоторых типах сценических прожекторов.
И там они тоже стоят немало. Вроще купить китайские светильники с линзой Френеля. Они на постоянный свет расчитаны, но можно переделать под вспышку. Интересно, что получится, хотя на первый взгляд проблем не вижу.
Сама конструкция линзы — старое изобретение, но эпохальное. Изначально линза Френеля была придумана для маяков. Тем не менее вещь весьма полезная для фотографа. Вряд ли удастся самому сделать. Но можно недорого купить китайскую.
Добрый день, Дмитрий. У меня в арсенале светильников четыре с линзами Френеля и в последнее время я вплотную занялся съёмкой с их использованием. Если Вам покажется интересным, для иллюстрации статьи фотографиями, могу предоставить свои работы. Можете посмотреть мои эксперименты с описанием процесса на одном из форумов. Найдёте меня как Blitzphoto, я единственный кто там регулярно появляется. Вот ссылки:
Буду благодарен за примеры фото! Скажите, какие можно использовать.
По ссылкам сейчас еще почитаю и посмотрю.
Добрый день, Дмитрий, фотографии можно взять любые, которые могут подходть под Ваши замыслы. Я, в общем-то, не вижу никаких препядствий для этого. Единственное – я ссылки дал в обратном порядке, их надо смотреть поменяв местами.
Вадим, большое спасибо за снимки! Вставил все, которые нашел 🙂
в России не видел, а вот в аэропорту Ташкента удивился, что в обычных светильниках тонкие пластиковые панельки с линзами Френеля используются для рассеивания света от диодов находящихся за ними. дешево и сердито, плюс ко всему сногсшибательные оптические эффекты если идти и смотреть на эти панельки
Ага, они и во многих хороших фонарях стоят. И в светодиодных светильниках, даже в именитых Arri. Очень ценное изобретение.
Линза Френеля, которая всегда с собой
Крупными буквами печатались слова совершенно несущественные, а все существенное изображалось самым мелким шрифтом.
М.Е. Салтыков-Щедрин
Всякий раз, перечитывая Михаила Евграфовича, поражаешься прозорливости тверского вице-губернатора. Вот откуда он узнал про продукты сырные, напитки пивные и прочий притворившийся едой корм, с крошечными буковками на упаковках?! Да, буковки разглядеть в 20 лет без проблемы. Но молодость — недуг, что проходит сам собой. И если у вас свои глаза ещё позволяют микротексты жёлтым по розовому читать, вашим старикам может очень пригодиться.
В принципе, наштамповать такие штуки (называется линза Френеля) не сложно. Штука сделать годную. Я опасался гораздо худшего. Но с качеством явно повезло.
Предварительный тест
Пара примеров, как картинка выглядит на рекламных(!) фото на взгляд совершенно аналогичных линз.
Лот с амазона, дороже. Мыло по всему полю, кроме небольшой центральной части. Бочкообразная дисторсия по самое не-балуй 
Лот с e-bay, во много раз дешевле. Хроматическая аберрация и подушкообразная дисторсия. Хотя пользоваться IMHO можно. 
Изображение из Википедии — и подушкообразная дисторсия и хроматическая аберрация и мыло 
В общем, обозреваемая линзу оценю как весьма приличную. Но точно не самую дешёвую.
Френель и его линза, исторический экскурс
В начале XIX века европейские морские государства решили совместными усилиями усовершенствовать маяки — важнейшие навигационные устройства того времени. Во Франции для этой цели была создана специальная комиссия, и работать в ней ввиду богатого инженерного опыта и глубокого знания оптики пригласили Френеля.
Свет маяка должен быть виден далеко, поэтому маячный фонарь поднимают на высокую башню. А чтобы собрать его свет в лучи, фонарь нужно поместить в фокус либо вогнутого зеркала, либо собирающей линзы, причём довольно большой. Зеркало, конечно, можно сделать любого размера, но оно даёт только один луч, а свет маяка должен быть виден отовсюду. Поэтому на маяках ставили порой полтора десятка зеркал с отдельным фонарём в фокусе каждого зеркала. Вокруг одного фонаря можно смонтировать несколько линз, но сделать их необходимого — большого — размера практически невозможно. В стекле массивной линзы неизбежно будут неоднородности, она потеряет форму под действием собственной тяжести, а из-за неравномерного нагрева может лопнуть.
Нужны были новые идеи, и комиссия, пригласив Френеля, сделала правильный выбор: в 1819 году он предложил конструкцию составной линзы, лишённую всех недостатков, присущих линзе обычной. Френель рассуждал, вероятно, так. Линзу можно представить в виде набора призм, которые преломляют параллельные световые лучи — отклоняют их на такие углы, что после преломления они сходятся в точке фокуса. Значит, вместо одной большой линзы можно собрать конструкцию в виде тонких колец из отдельных призм треугольного сечения.
Френель не только рассчитал форму профилей колец, он также разработал технологию и проконтролировал весь процесс их создания, нередко исполняя обязанности простого рабочего (подчинённые оказались крайне неопытными). Его усилия дали блестящий результат. «Яркость света, которую даёт новый прибор, удивила моряков», — писал Френель друзьям. И даже англичане — давние конкуренты французов на море — признали, что конструкции французских маяков оказались самыми лучшими. Их оптическая система состояла из восьми квадратных линз Френеля со стороной 2,5 м, имевших фокусное расстояние 920 мм.
Как линза Френеля устроена
Доставка и упаковка
Заказ 19 июля 2018, отгрузка 22 июля, получено 06 августа. Полный трек
Транспортная упаковка — серый ПЭ пакет. Коммерческая упаковка — прозрачный ПЭ пакет. Оба не заслуживают личных портретов.
Спецификация
Прозрачная лупа RIMIX
Цвет: Случайный
Материал: ПВХ
Размер: 85x55x1
Увеличение: 3 X
Внешний вид
Линза укомплектована пластиковым чехлом-кармашком, защищающим оптическую поверхность от царапин и загрязнений. Надпись иероглифами на чехле «Увеличительное стекло высокой чёткости в формате визитки» (Карта Тройка — для масштаба. Соответствует по размерам пластиковой банковской карте, но не палит номера карты. 
Размеры карточки (не чехла) точно соответствуют размерам пластиковых карт 
Увеличение на глаз я бы оценил раза в два, вот и проверим. 
Фокусное расстояние
Так вот, фокусное расстояние я намерил грубо 140 мм. То есть увеличение реально около 2Х крат (при 3, напомню, обещанных). А оптическая сила — около 7D. 7 диоптрий — это много по меркам очков. Характерная оптическая сила очков для пенсионеров 2-2.5-3 диоптрии. Хотя бывает и много больше, конечно.
В магазине
Е536 – Ферроцианид калия
Само вещество — ферроцианид калия — очень слаботоксично, но при взаимодействии его с водой в процессе реакции выделяются ядовитые газы. Но их количество, как правило, не представляет серьезной опасности для здоровья. При взаимодействии гексацианоферрата с некоторыми кислотами может выделятся большое количество сильно-токсичного газа цианистого водорода. В пищевой промышленности используется, в основном, для предотвращения комкования и слеживания, в качестве добавки к поваренной соли. Так же применяется при производстве колбас, о чем всегда незамедлительно сообщает белый налет на оболочке продукта.
Собираем солнечный свет
В процессе выяснилось, что у линзы огромная кома. На практике это означает, что держать для выжигания её нужно довольно точно перпендикулярно направлению на солнце. У меня это не вызывало проблем, а вот у дочери всё время получалось примерно вот так. (внимание на изображение на шланге) 
Подарил мне папа лупу
(Мне ужасно повезло!),
Всё рассматривать я буду
В это толстое стекло.
Увеличивает лупа
Всё, что только видит глаз,
Я теперь узнал, что в супе
Мама варит каждый раз.
У капусты вид ужасный —
Всё, пропал мой аппетит…
А второе съел я сразу,
И теперь мне не влетит.
Я поймал на кухне кошку,
Чтобы рассмотреть усы,
А она тотчас — в окошко,
Хоть страшней не лупа — псы!
Солнце светит в окна ярко,
Лучик мне в ладонь упал…
Лупу я навёл… как жарко!
Луч рассматривать я стал…
Точка обожгла ладошку
Я невольно вскрикнул… ой.
Но поплакал я немножко,
Пряча лупу под тахтой.
Чтобы мама не ругала
Папу, лупу и меня,
Эту маленькую ранку
Смажу сам зеленкой я.
Достоинства и недостатки
+ Неожиданно качественная картинка для такого типа линз. Говорит о качественном материале, правильном конструкторском расчёте и соблюдении технологии.
+ Лёгкая и компактная, умещается в кошельке и окажется в нужное время под рукой
+ Можно использовать в образовательных целях и как игрушку, поджигать солнечным светом
+ На длинной стороне небольшая линейка
— Не дешёвый вариант. Линзы этого типоразмера есть и в разы дешевле
— Недодали кратности — 2 при заявленных 3
— В чехле не лезет в отделение для пластиковых карт. А без чехла нельзя, быстро придёт в негодность.
Итого
Линза мне понравилась больше, чем я ожидал. Ещё раз уточню, то полно предложений во много раз дешевле. Сильно сомневаюсь, что аналогичного качества. Но для целей изучения состава фальш-сыра в магазине радужные разводы по краям не смертельны. Так что каждый может выбрать под себя дешевле или качественнее. С оптикой постоянно такая петрушка.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.