Линза Френеля

Привет! Меня зовут Colt и я пишу посты на яхтенную тематику.
Информирую, что я зову в путешествие на парусной яхте по Греческим Островам на Майские праздники в телеграмм канале.
Для ЛЛ: Линза Френеля, фокусируя свет, дала возможность видеть свет маяка издалека и сделала «видимыми» маяки малой мощности =позволила ставить недорогие маяки практически везде.

Сегодня, если вы потерялись в незнакомом месте, то вы легко найдете дорогу по GPS, если, конечно, телефон работает. Если нет – то вам помогут ориентиры на местности.
А что делать в море, где из ориентиров -ровная поверхность одинаковая во все стороны? Тут отсутствие GPS куда более критично.
А теперь попробуйте перенестись лет этак на 300 назад, в ночь, темноту, отвратительную погоду, на поврежденный корабль, который пытается найти уже не гавань, то хотя бы берег. Какие у него шансы?

Вся надежда на береговой маяк и чем раньше моряки увидят его свет, тем быстрее смогут принять меры к спасению. Однако свет костра или факела быстро «рассеивается» и плохо виден, в идеале этот свет надо сфокусировать и направить прямо на корабль.

Именно линза Френеля дала возможность видеть свет маяка издалека и сделать «видимыми» маяки малой мощности, что в свою очередь снизило стоимость маяка и позволило монтировать недорогие маяки практически везде.

Прежде чем рисовать картинки преломления лучей, давайте немного погрузимся в историю:

Самые ранние известные маяки представляли собой обычные холмы или насыпи, на вершине которых разводили большие костры. Моряки древности заметили, что чем выше и ярче источник света, тем дальше его видно в море (пост зависимости дальности от высоты).

Одним из самых знаменитых маяков в истории человечества был Александрийский маяк, построенный в Египте в 280 г до н.э. Он имел в высоту порядка 150 метров и по праву являлся одним из семи чудес света и, разумеется, был чертовски дорог и в строительстве, и в обслуживании.

Строить что-то подобное по масштабу на входе во все бухты — дорого. Поэтому все остальные маяки древности имели значительно меньшую высоту. Например, старейший сохранившийся маяк «Башня Геркулеса», построенный в 1 веке н.э. в Ла-Корунье (Испания) возвышался «всего» на 57 метров. А ведь еще надо было поднять на эту высоту топливо для костра. Которого такой маяк потреблял до 400(!) тонн в год. Расходы просто сумасшедшие!

В 1782 году в освещении маяков произошла революция: появилась так называемая лампа Арганда. Воздух в ней проходил через узкую трубку, поэтому при горении газы сгорали полностью — это давало существенную экономию топлива и переводило маяк из категории «космически дорого» в просто «очень дорого».

Но свет по-прежнему рассеивался во все стороны и начались попытки фокусировать и отражать его в сторону моря.
В 1763 году английский моряк Уильям Хатчинсон придумал оригинальную конструкцию параболического отражателя. Он представлял собой полусферическое основание, обклеенное отполированными металлическими кусочками. За основу Хатчинсон взял труды Иоганна Кеплера (ещё начала 17 века) и придумал, как применить их к освещению маяков.

Первая система была опробована на маяке неподалёку от Ливерпуля и позволяла фокусировать до 40-50% светового потока

Однако конструкция была очень дорогой и тяжёлой, а еще ее приходилось вращать, чтобы свет распространялся во все стороны, а не только в определённую зону (пятно) на воде. Все это не добавляло надежности системе, а постоянно ломающийся маяк -так себе затея. Да и моряки почему то злились...

В начале 19 века во Франции многие моряки и рыболовы направляли жалобы на неудовлетворительное качество маяков. Глас народа услышал новоиспечённый император Наполеон Бонапарт. В 1811 году он учредил «Комиссию по маякам.
Нужно было придумать способ, как фокусировать свет ещё эффективнее, при этом не увеличивая вес и по возможности, стоимость.

Членом этой то комиссии и являлся наш герой Жан Огюстен Френель - видный учёный, занимавшийся изучением волновых свойств света и описавший дифракцию и её частный случай — интерференцию.

Эти же идеи он применил для решения задачи по усилению света маяка.Основная идея линзы Френеля проста:
Представьте, что вы берёте обычное увеличительное стекло с выпуклой линзой, и разрезаете её на сотню концентрических колец. Каждое кольцо по мере удаления от центра немного меньше предыдущего. При этом угол наклона колец (читайте — тонких призм) тоже изменяется — для того, чтобы при преломлении все лучи имели параллельное направление. Таким образом световой поток не будет рассеиваться

Преимущество такой «нарезки» на концентрические призмы состоит в том, что линзу можно изготовить практически плоской и она будет значительно легче.

При этом с точки зрения оптики, линза Френеля:

• Может работать даже с большой угловой апертурой — углом между крайними лучами света; 

• Разное сечение колец позволяет снизить сферическую аберрацию (отклонение лучей от идеального направления) к минимуму из-за точно рассчитанного угла наклона плоскостей.

Всё это позволило использовать максимум мощность источника, фокусируя до 98% светового потока. И именно это стало невероятным открытием, решивших проблему света маяка. Теперь свечение даже относительно слабой лампы можно было заметить на огромном расстоянии -30 и даже 40 км.
Дополнительным преимуществом стало то, что лёгкую линзу можно было вращать вокруг источника света. Это позволяло создавать вспышки света с заданным периодом, что позволяло мореходам точно распознать маяк.

Проведя необходимые расчёты и проработав конструкцию из восьми панелей, Френель смог изготовить прототип. Официальный бюджет составлял всего 500 франков. В марте 1820 года появилась первая панель: она имела прямоугольную форму с размером 55х65 см.

Официальное испытание провели 20 августа 1822 года на недостроенной Триумфальной арке, в присутствии Людовика XVIII. По свидетельству очевидцев, свет заметили на расстоянии в 32 километра!
Это был прорыв (сравнимый, например с изобретением реактивного двигателя)- ничего подобного не мог дать ни один параболический отражатель того времени. Кстати, в качестве источника света использовалась как раз лампа Арганда.

Конструкция Френеля была одобрена «Комиссией по маякам», и 25 июля 1823 года ее установили на маяке Кордуан — первом во Франции.

Оптическая система представляла собой восьмигранный барабан, каждая сторона которого была выполнена из панели площадью 76 кв. см с восемью кольцами линз. Размер линз позволял уловить лучи света, расходящиеся до 45°, если смотреть на аппарат в вертикальном разрезе, остальные лучи уходили над и под аппаратом. Чтобы поймать лучи, расходящиеся под аппаратом, Френель установил в основании линзового барабана кольцо металлических посеребренных зеркал, а для улавливания уходящих над основной линзой лучей, закрепил над барабаном восемь небольших линз, перенаправляющих выходящие сверху лучи на зеркала, от которых они отражались горизонтально.

В фокальной плоскости устройства располагались три концентрических фитиля лампы, куда рапсовое масло подавалось при помощи напорного насоса.
Вращение аппарата осуществлялось за счет часового механизма с использованием груза.
Сам аппарат по мнению Френеля походил на улей.

Первой страной, понявшей всю важность открытия Френеля для морской навигации по всему миру стала тогдашняя Владычица Морей - Британия. В 1820-х годах британский ученый Дэвид Брюстер способствовал популяризации и массовому использованию линз Френеля в маяках Великобритании: для этого даже открыли отдельный завод по производству стекла.

После этого линзы стали использовать в маяках по всей Европы, а после 1852 года — и в США. В 1860-х КАЖДЫЙ маяк в Америке снабжался линзами Френеля.Все это РЕЗКО увеличило видимость маяков и, соответственно, безопасность плавания.

Со временем, конечно, модифицировали и источник света- добавилось газовое и электрическое освещение. Вместе с этим менялась и конструкция линз Френеля начиная от количества панелей, формы и числа линз и заканчивая их цветами.

Всего было сделано больше сотни модификаций и доработок, но сама идея осталась неизменной. Именно благодаря этой линзе сегодня в опасных местах можно поставить дешевый маломощный маяк в виде треноги с лампочкой, аккумулятором и солнечной батарей. Видно этот маяк будет с достаточного расстояния, а обслуживание будет недорогим.

К сожалению, сам Френель не дожил до того момента, как его детище триумфально распространилось по всему миру. Он умер 14 июля 1827 года в возрасте 39 лет от туберкулёза.

В честь изобретателя на каждом французском маяке, в котором использовалась линза Френеля, был установлен его бюст, а имя Жана Огюстена является одним из 72 имён, выбитых на Эйфелевой башне.
Ему обязаны своими жизнями тысячи моряков, которых свет его линзы уберег от неприятностей! 

«И свет во тьме светит, и тьма не объяла его» (С) Евангелие от Иоанна

That's all, folks!
Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале "Яхта"

Оповещаю пикабушников что в моем телеграмме - объявление о яхтенном путешествии по Греческим островам на Майские (есть 4 места). Предлагаю посмотреть на красоту Средиземного моря и место где стоял знаменитый Родосский маяк.

Мои топовые посты

1. Парусная яхта, как она движется против ветра? Немного о парусах

2. Парусная яхта, как там внутри?

3. Парусный катамаран. Как там внутри?

4. Парусные суда на подводных крыльях. Как это сделано

5. Косой парус - исторический прорыв сравнимый с колесом. Причем тут легенда об Икаре?

6. Парусная революция 15 века. Идеальный рецепт парусного вооружения. Зачем нужен был парус-"носовой платок" на носу?

7. Парусники- названия мачт и рей. Почему грота-бом-брам-стеньга это просто и как этим ругаться?

8. Брочинг -ужас у водомоторников и страх яхтсменов. Или как положить яхту на бок

9. Чайный клипер. Как построить необычайно быстрый парусник, рецепт из 19 века

10. Моряки на старинных парусных судах. Почему матрос парусника получал на порядок больше солдата и работал молча?

11. Шанти -морские песни. Тот самый случай, когда песня нужна ни разу не для веселья. Зачем же пел моряк на старинных кораблях?

12. Почему судовой винт победил гребное колесо. И почему весло будет даже в аварийном комплекте звездолета?

13. Пушка! Они заряжают пушку! Как зарядить корабельное орудие 18 века (лл долго и муторно)

14. Правдивая история книги Остров Сокровищ. Потайной смысл - как Слепой Пью нарвался на ОПГ в виде Джима Хокинса

15. Правдивая история книги Остров Сокровищ ч2. Как Ливси кинул короля Георга и почему радовались побегу Сильвера?

16. Почему парусная яхта не переворачивается и что будет если все-таки перевернуть ее

17. Мель Гудвина – Великий Пожиратель Кораблей. Самое большое кладбище судов и самая «результативная» отмель в мире

18. Огни Святого Эльма. Почему коронарный разряд сулил спасение морякам?

19. Потайной смысл Острова Сокровищ. Как умер Флинт, почему орал песню перед смертью и зачем вообще пираты закапывали сокровища на острове

20. Джон Сильвер – квартирмейстер! А не командир абордажников, нет. О пиратской демократии - одной из первых в мире

21. Кто вы, «доктор» Ливси? Потайные смыслы Острова Сокровищ

22. Сколько же именно лошадиных сил в лошади?

23. Яхтенный дизель. Как, плавая без глушителя, яхтсмены остаются тихими и респектабельными?

24. Пиратский стартап. Откуда пираты брали свой ПЕРВЫЙ корабль?

25. Как далеко находится горизонт в море? И почему наблюдатель на мачте корабля был жизненно необходим?

26. Пассат! Почему парусники в Америку плыли через юг, а возвращались через север?

27. Принудительная вербовка моряков на флот в старину. Почему американцы были против?

28. Как катастрофа Титаника улучшила cпасжилеты. И почему опасно использовать плавательный пояс и поясной спасжилет?

29. Сколько рулевых надо чтоб повернуть старинный парусник? Как насчет 8 одновременно?

30. Корабль, на котором плавала бабушка кота Матроскина. Самый быстрый из старых парусников – Крузенштерн

31. Волны-убийцы. В них долго не верили, а сейчас силятся объяснить

32. Какого цвета были паруса старинных кораблей. Белые? А как насчет зеленых и желтых?

33. Ревущие Сороковые и Неистовые Пятидесятые широты как «память моряков». Почему они только в южном полушарии?

34. Бродячие собаки? А как насчет косаток? За что их нелюбят яхтсмены

35. Океан умер? Большое Тихоокеанское Мусорное Пятно

Привет, друзья!

Изображение вокруг центра поля зрения расплывчато в Pico 4. Это норма или дефект шлема?

Итак, подробнее. С товарищем купили в скадчину шлем Pico 4. У обоих при использовании одно наблюдение: вижу такую картинку как на фото- то есть, если крутить головой, держа взгляд по центру- видно хорошо центр. Но если двигать глаза, а не голову, то там мутное изображение со всех сторон, как буд-то одел бабушкины очки.

Когда я смотрю на главную панель Pico, то чтобы увидеть все значки - нужно крутить головой. А нижняя панелька меню - вообще размыта.

Я читал, что это норма для линз Френеля, а в Пико - другие линзы, которые позволяют видеть по всему полю зрения . У нас это первый опыт и мы не знаем, норма это для пико или нет. Можете подсказать? Теоретически, можно сразу отдать, раз опыт негативный и взять другой , но вдруг мы придираемся и лучше нет в этой линейке?

Может можно посмотреть какую-то VR картинку из интернета, у которой есть конкретно обозначенные границы, где я должен видеть чётко, а где просто цветной размытый шум.

Буду благодарен за любой ответ по теме.

Люди, не представляю как вы ездите без линзы на заднем стекле. Цена вопроса 500р,, 15 лет стажа, на всех авто первым делом вешаю такую, даже не представляете сколько проблем с ней избежал.

Upd: Линза представляет из себя силиконовую пленку, которая прилепляется на заднее стекло авто. Такой квадратик 30х20см примерно. Смотреть в линзу нужно через зеркало заднего вида. За счет оптического эффекта можно заглянуть не только вниз но и по сторонам своей машины. Привыкаешь быстро. Всякие подставы при перестроении, когда подставщик выныривает из мертвой зоны, становятся невозможными, т.к видишь все сразу.

0