Лінза Френеля: від маяків до сфер мультимедіа

У минулі часи наближення до берега для моряків було найнебезпечнішою частиною їх шляху. Через несприятливі кліматичні умови мілині або прибережні скелі могли стати причиною аварії корабля. Рятували моряків маяки, кращі навігаційні конструкції того часу. Довгий час на їх вершинах просто розпалювали багаття, пізніше джерелами світла служили гасові лампи, поки не стали застосовувати електрику. У XIX столітті світлом, що рятує життя, стала лінза Френеля, що робить світло маяка найбільш яскравим і видимим здалеку.

Складова складна лінза була створена Огюстеном Френелем, французьким фізиком, творцем хвильової теорії світла. Лінза Френеля складена з окремих невеликої товщини концентричних кілець, що примикають один до одного і утворюють циліндр з джерелом світла всередині. У перетині кільця мають форму призм. Кожне з кілець збирає світло в паралельний вузький пучок променів, що розходиться від центру. При обертанні циліндра навколо джерела світла промені світла тягнуться до самого горизонту. Колір променів, їх число, часовий проміжок між ними складають особливий неповторний почерк маяка. Зведення з характеристиками різних маяків малася на борту кораблів, і саме по ній моряки дізнавалися, який маяк перед ними.

Лінзи Френеля, встановлені на маяках, стали найважливішим кроком в оснащенні їх потужними джерелами світла. Дані складні складові лінзи дозволили збільшити концентрацію сили світла до 80 000 свічок. До винаходу Френеля сфокусувати світло палаючого гноту або ліхтаря можна було, тільки помістивши ліхтар у фокус збирає лінзи достатньо великого діаметру або увігнутого дзеркала. Для цих цілей був необхідний цілісний оптичний елемент великого розміру, який під впливом власної тяжкості міг лопнути. Тому використовувалися десятки увігнутих дзеркал, у фокусі кожного з них знаходився окремий ліхтар. Це рішення було незручним.

Складова лінза Френеля допомогла досягти збільшення сили світла, його концентрації в заданому напрямку. Збірка окремих оптичних елементів не відображала світло, а працювала на просвіт, обертаючись навколо випромінюючого у всіх напрямках постійного по інтенсивності джерела світла.

З тих пір конструкції Френеля залишаються неперевершеним технічним пристроєм, що використовується не тільки для річкових бакенів і маяків. У вигляді лінз Френеля спочатку робили скла різних сигнальних ліхтарів, світлофорів, автомобільних фар, деталей лекційних проекторів. Потім були створені лупи у вигляді лінійок, виготовлених з прозорого пластика, з малопомітними круговими борозенками, кожна з яких була мініатюрною кільцевої призмою, а в цілому вони являли собою збирає лінзу. Отримана лінза застосовується як лупа для збільшення предмета, як об`єктив фотоапарата, який створює перевернуте зображення.

З часом сфера застосування лінз Френеля значно розширилася. Вона включає в себе розробку фототехніки, різних освітлювальних приладів, датчиків стеження охоронних систем, концентратора енергії для сонячних колекторів, дзеркал, застосовуваних у телескопах. Оптичні властивості лінз також використовуються в сфері мультимедіа. Так, компанією DNP, найбільшим виробником високотехнологічних проекційних екранів, на основі лінзи створюються екрани Supernova. А в екранах зворотної проекції застосовується не тільки лінза Френеля, але й інші оптичні технології, що дозволяє отримати унікальні засоби відображення.

У залежності від області застосування лінзи можуть мати різний діаметр, різнитися за типом. Відомі два типи лінз: кільцеві і поясні. Перші створені для направлення потоку світлових променів в одну сторону. Кільцеві лінзи знайшли застосування при ручній роботі з дрібними деталями, витіснивши звичайні лупи. Поясні лінзи, здатні пропускати пучки світла в будь-яких заданих напрямках, використовуються в промисловій галузі.

Лінза Френеля може бути позитивною (що збирає) і негативною (рассеивающей). Негативна полівінілова лінза з коротким фокусом помітно збільшує поле зору. Вона відома як лінза Френеля паркувальна. Розширення кута огляду, яке вона дає, дозволяє побачити перешкоди, що знаходяться внизу за автомобілем, що не входять в точка зору бічних дзеркал або дзеркало заднього огляду. Така лінза істотно полегшує маневрування при парковці, буксирування причепа і русі заднім ходом, дозволяючи уникнути наїзду на граючих дітей, тварин або інші об`єкти.

Лінза Френеля стала багатофункціональним засобом, її винахід зіграло важливу роль у розвитку технологічної сфери.