Fresnelova čočka
Fresnelova čočka [vysl. frenelova], pojmenovaná podle svého vynálezce, francouzského fyzika Augustina-Jeana Fresnela, má při podobných parametrech a stejném použitém materiálu (sklo, plast) podstatně nižší hmotnost než běžná čočka, protože jsou z ní odstraněny ty části, které se nepodílejí přímo na lomu paprsků. Pro svou menší tloušťku, a tedy i hmotnost, je vhodná nejen pro zobrazování (kde se však projeví její vady), ale zejména pro aplikaci v osvětlovací a signalizační technice a využití sluneční energie.
Historie
Fresnelova čočka byla vyvinuta roku 1822 původně pro námořní majáky. Až do 18. století byl „maják“ klasická olejová lampa s velmi nízkou účinností, protože jen pár procent světla se dostalo k pozorovateli. Koncem 18. století účinnost zlepšilo kovové parabolické zrcadlo, umístěné za plamenem lampy. Fresnelův vynález zvýšil účinnost až k 80 % a viditelnost dosáhla desítek kilometrů. Otáčivé soustavy Fresnelových čoček a zrcadel navíc vysílají charakteristickou frekvenci záblesků různých barev, podle nichž lze maják – na základě námořní mapy – identifikovat. V moderních provedeních může mít čočka průměr až 2,5 m a účinek Fresnelovy čočky se ještě kombinuje s okrajovými prstenci, které světlo nelámou, nýbrž odrážejí žádoucím směrem.[1]
Fresnel rozdělil čočky do devíti kategorií (řádů). Největší byla prvního řádu s ohniskovou vzdáleností 920 mm a nejmenší osmého řádu s ohniskovou vzdáleností 75 mm.[2][3] Největší čočky byly hyperradiální s ohniskovou vzdáleností 1330 mm a mezoradiální čočky s ohniskovou vzdáleností 1123 mm.[4]
| řád | ohnisková vzdálenost v mm | výška v mm | hmotnost v kg |
|---|---|---|---|
| první | 920 | 2590 | 5800 |
| druhý | 700 | 2070 | 1600 |
| třetí | 500 | 1576 | 900 |
| třetí a půl | 375 | 1090 | 545 |
| čtvrtý | 250 | 722 | 200–300 |
| pátý | 187,5 | 541 | 120–200 |
| šestý | 150 | 433 | 30–100 |
| sedmý | 140 | 165 | 6,8 |
| osmý | 75 | 82 | 2,75 |
Využití
Skleněných nebo často i plastikových Fresnelových čoček užívají:
- infračervená čidla pohybu PIR, viz Pasivní infračervené čidlo
- majáky (poprvé osazena roku 1823 na majáku Cordouan při ústí řeky Girondy)
- divadelní, filmové i vojenské světlomety
- světla („reflektory“) motorových vozidel
- majáčky policejních a jiných pohotovostních vozidel
- semafory, návěstidla a signalizační světla
- kondenzory zvětšovacích a promítacích zařízení
- zpětný projektor
- velmi plochá lupa
- sběrače slunečních kolektorů
- nitrooční čočka, tzv. trifokální čočka
Galerie
Princip fungování Fresnelovy čočky v majáku s olejovou lampou; zrcadlové pásy, namontované kolem, zvyšovaly účinnost (více světla do paralelního paprsku)
Složitá Fresnelova čočka pro maják (Musée national de la Marine, Paříž)
Maják s lucernami opatřenými Fresnelovou čočkou na Světové výstavě v Paříži roku 1855
Plochá lupa
Detail ploché lupy
Odkazy
Reference
- ↑ Seeing The Light - The Fresnel Lens. www.terrypepper.com [online]. [cit. 2023-07-12]. Dostupné online.
- ↑ Sentinelles des Mers. detienne.net [online]. [cit. 2022-08-25]. Dostupné online.
- ↑ Fresnel Lens Orders, Sizes, Weights, Quantities and Costs | US Lighthouse Society. uslhs.org [online]. [cit. 2023-07-12]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2023-06-27.
- ↑ Sentinelles des Mers. detienne.net [online]. [cit. 2022-08-25]. Dostupné online.
Související články
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Fresnelova čočka na Wikimedia Commons - T. Pepper, The incredible Fresnel lens (anglicky)
- The Fresnel lens (s obrázky z majáků) (anglicky)
- O vypalování a tavení velkou Fresnelovou čočkou (anglicky)
Média použitá na této stránce
Cutaway drawing of a lighthouse lantern room from mid 1800s showing the Fresnel lens. Source says this was a lens of the 'largest size', made by M. Souter and exhibited at the Paris Universal Exposition in 1855. The cylindrical lens with 8 faces stood 10 feet high. A clockwork mechanism (M), driven by weight (P), slowly turns the entire lamp-lens assembly (A,B) on six rollers. This system, invented by Augustin-Jean Fresnel, scans the 8 beams from the lens around the whole horizon. The resulting regularly flashing light seen by mariners served to distinguish the lighthouse from stars or shore lights. Alterations: removed caption.
Comparison between Fresnel lens (1) and normal lens (2)
Autor: User:Pline, Licence: CC BY-SA 3.0
Lentille à échelons ou lentille de Fresnel. Grande optique de premier ordre de feu fixe à éclats réguliers; Anonyme; 1870; Bronze et cristal; H. 254 x Diamètre 198 cm; Poids 1500 kg environ; Exposé Paris, palais de Chaillot; Musée national de la Marine, , Paris, France.
Autor: CoolKoon, Licence: CC BY-SA 3.0
Closeup on the ridges of a handheld fresnel lens.
Section diagram showing how a Fresnel lens (A) in a lighthouse works to collimate light from an oil lamp (L) into a parallel beam. The Fresnel lens, invented in 1822 by Augustin-Jean Fresnel, increased the light projecting power of lighthouses greatly without the weight of a conventional lens of its size. Also shown are mirror strips (m,n) mounted above and below the lens that most lighthouses had, to gather more of the lamp's light. Alterations: removed caption, erased blots in white areas, changed brightness levels to get rid of noise in white areas, sharpened light path lines.
Autor: toxickore from México, Licence: CC BY 2.0
Haciendo experimentos con la lente fresnel