Fyroptik: Skillnad mellan sidversioner

Från fyrwiki
Hoppa till navigering Hoppa till sök
mIngen redigeringssammanfattning
Ingen redigeringssammanfattning
Rad 1: Rad 1:
[[Fil:Fotogenlamp ritad.jpg|left|65 px|border]]
[[Fil:Planlins sidan ritad.jpg|thumb|300px|[[Planlins]] med onödigt glas bortskuret. Figur Leif Elsby]]
[[Fil:Planlins sidan ritad.jpg|thumb|300px|[[Planlins]] med onödigt glas bortskuret. Figur Leif Elsby]]
[[Fil:Fotogenlamp ritad.jpg|41 px|border]]
[[Fil:Symbol fyr.jpg|53 px|border]]
[[Fil:Planlins framifrån ritad.jpg|thumb|200px|[[Planlins]] sedd framifrån. Figur Leif Elsby]]
[[Fil:Planlins framifrån ritad.jpg|thumb|200px|[[Planlins]] sedd framifrån. Figur Leif Elsby]]
[[Fil:Sandhammaren lins.jpg|thumb|200px |3:e [[ordning]]ens [[planlins]], 16 [[fack]] à 22,5°, från [[Sandhammaren]]. Foto Leif Elsby]]
[[Fil:Sandhammaren lins.jpg|thumb|200px |3:e [[ordning]]ens [[planlins]], 16 [[fack]] à 22,5°, från [[Sandhammaren]]. Foto Leif Elsby]]

Versionen från 21 januari 2015 kl. 20.46

Planlins med onödigt glas bortskuret. Figur Leif Elsby

Fotogenlamp ritad.jpg Symbol fyr.jpg

Planlins sedd framifrån. Figur Leif Elsby
3:e ordningens planlins, 16 fack à 22,5°, från Sandhammaren. Foto Leif Elsby
Trumlins. Figur Leif Elsby
Trumlins med krona och krans. Figur Leif Elsby
Spegel till Navens fyr. Foto Leif Elsby

fyroptik avlänkning av ljus med linser och prismor eller speglande ytor (reflektor).

Punktformad ljuskälla

En naken, punktformad ljuskälla sänder ut ljus lika mycket i alla riktningar: uppåt, nedåt och åt sidorna. Endast en bråkdel når observatören. För att samla upp så många strålar som möjligt och länka av dem i ett koncentrerat knippe, och därigenom öka den av observatören upplevda ljusstyrkan hos en fyr, använder man linser, prismor och / eller reflektorer (speglar).

Det av ljuskällan utsända ljuset länkas därigenom av med strålkastarliknande riktverkan.

  • Ju större omslutande rymdvinkel man kan använda runt ljuskällan,
  • desto större andel av ljuskällans strålar kan samlas in och skickas ut i riktning mot navigatören.

Samlande lins

Samlande linser är tjockast på mitten. Ena sidan buktar ut, dvs är konvex. Andra sidan kan vara plan, konvex eller rent av urgröpt (konkav), förutsatt att linsen fortfarande är tjockast på mitten. Ljuset bryts liksom i ett prisma, dvs vinklas åt det håll glaset är tjockast, till en punkt, den så kallade brännpunkten (fokus).

Stora linser av glas är en utmaning att tillverka. De blir tunga, är svåra att gjuta utan sliror och inneslutna luftblåsor, deformeras vid svalning, spricker lätt vid avkylning, är omständliga att slipa, m.m. Små glasföremål är lättare att tillverka med en optiskt god kvalitet.

Ta bort det man inte behöver

Fransmannen Augustine Fresnel lyckades med en genial konstruktion 1820.

  • Man kan lättare förstå den om man utgår från en plankonvex lins och tänker sig att den ligger på ett bord med plana sidan nedåt.
  • Sedan tänker man sig att den skärs upp i ett antal tunna skivor jäms med bordsytan.
  • Sedan skär man bort alla delar som är plana.
  • De plana delarna kastar man bort. De är ju i optisk mening som fönsterglas. De påverkar ju inte ljusets brytning.
  • Kvar är ett antal linsringar och den runda kullen i mitten.

(För enkelhets skull är i figuren nedan linsen skuren i endast tre skivor och med de "bortskurna" delarna skuggade.)

Planlins

På så vis har han fått fram ett tunt och jämförelsevis lätt linssystem bestående av ett antal delar.

  • De låter sig tillverkas var för sig.
  • Ett tvärsnitt av en sådan linsring liknar formen av ett prisma, men med ena sidan buktig som på ursprungslinsen.
  • Linssystemet bryter ljuset på exakt samma sätt som den ursprungliga plankonvexa linsen, men väger betydligt mindre.
  • Planlinsen var uppfunnen! Den kallas efter sin uppfinnare även Fresnellins.
  • Planlinsen, liksom den plankonvexa linsen, sänder ut ljuskällans strålar koncentrerade till en pekpinneformad ljuskägla.
  • I en plankonvex lins med stor diameter blir emellertid inte fokus punktformat, utan blir suddigt utdraget.
  • Detta linsfel, sk. sfärisk abberation, kan emellertid elimineras genom lämplig vinkeljustering av linsringarna.
  • Den utnyttjas idag även i overhead-projektorer, platta förstoringsglas m.m. För dessa ändamål görs den numera i ett stycke från en plan skiva med inslipade eller ingjutna ringar.

För användning som fyrlins förbättrades konstruktionen under mitten av 1800-talet av de två engelsmännen Alan Stevenson och James Timmens Chance.

Den första fyr med linsapparat och planlins i form av Fresnellins, och dessutom försedd med roterande anordning på en vertikal axel, var Cordouan i Frankrike. Rotationen av linssystemet gav fyrljuset dess fyrkaraktär.

Trumlins

På liknande sätt kan man tänka sig en gördel- eller trumformad lins horisontellt runt ljuskällan.

  • Den kan då göras tunnare och lättare om man tar bort det glas som inte behövs för den optiska funktionen.
  • På den centrala delen görs den med tunnare baksida än annars medan den över resp under centrum tillförs prismaliknande linsinslipningar.
  • Då har vi konstruktionen för en trumlins.
  • Den sänder ut ljuset i form av en horisontell skiva med lika styrka horisonten runt.

Krona och krans

I ett planlinssystem eller trumlinssystem kan man samla in och sända vidare fler ljusstrålar om linsen förses med ett antal separata ringar av totalreflekterande prismor placerade ovanför (dvs kronan) resp nedanför (dvs kransen) själva linsen. (För enkelhets skull är i figuren nedan linsen "skuren" i endast tre skivor.)

Kronan och kransen är för en trumlins eller planlins catadioptriska. Detta åstadkoms i ringformiga, planslipade prismor.

Materialet glas

Glas är visserligen ett beständigt material, men de optiska egenskaperna försämras med tiden på grund av yttre faktorer som putsning och rengöring. Den för fyrlinser använda kvaliteten av glas är av typ kristallglas. Det har en mjukare yta än till exempel fönsterglas. Men det är valt för att det vid tillverkningen lämpar sig för att slipa och polera.

Reflektor

En reflektor (spegel) med parabolisk form samlar ljuset på motsvarande sätt som en planlins till en "pekpinne".

En reflektor (spegel) för sideralsken samlar ljuset på motsvarande sätt som en trumlins till en skiva. Se fyrljusreflektor.

Sverige 1872

1872 var i Sverige 50 linsapparater i bruk.


Jfr dioptrisk, trumlins, planlins, totalreflektion, spegellins, ordning, fyrljusreflektor, glas, Fresnel.