lighthouse.cc – Lensa Fresnel adalah jenis lensa kompak komposit yang dikembangkan oleh fisikawan Prancis Augustin-Jean Fresnel (1788–1827) untuk digunakan di mercusuar. Itu disebut “penemuan yang menyelamatkan satu juta kapal.”
Desainnya membolehkan arsitektur lensa dengan apertur besar serta jauh fokus pendek tanpa massa serta daya muat material yang dibutuhkan oleh lensa konsep konvensional. Lensa Fresnel bisa terbuat jauh lebih pipih dari lensa konvensional yang cocok, dalam sebagian permasalahan berupa kepingan latar.
Bentuk dioptrik yang lebih sederhana (murni bias) dari lensa pertama kali diusulkan oleh Count Buffon, dan secara independen diciptakan kembali oleh Fresnel. Bentuk katadioptrik lensa, seluruhnya ditemukan oleh Fresnel, memiliki elemen luar yang menggunakan refleksi internal total serta refraksi; dapat menangkap lebih banyak cahaya miring dari sumber cahaya dan menambahkannya ke berkas cahaya mercusuar, membuat cahaya terlihat dari jarak yang lebih jauh.
Lensa fresnel Yang Dikembangkan Oleh Augustin-Jean Fresnel
Lensa fresnel Yang Dikembangkan Oleh Augustin-Jean Fresnel – Lensa Fresnel mengurangi jumlah material yang dibutuhkan dibandingkan dengan lensa konvensional dengan membagi lensa menjadi sekumpulan bagian lingkaran konsentris. Lensa Fresnel yang ideal akan memiliki jumlah bagian yang tak terbatas.
Di setiap bagian, ketebalan keseluruhan diturunkan dibandingkan dengan lensa sederhana yang setara. Ini secara efektif membagi permukaan kontinu lensa standar menjadi satu set permukaan dengan kelengkungan yang sama, dengan diskontinuitas bertahap di antara keduanya.
Pada beberapa lensa, permukaan lengkung diganti dengan permukaan datar, dengan sudut berbeda di setiap bagiannya. Lensa semacam itu dapat dianggap sebagai susunan prisma yang disusun secara melingkar, dengan prisma yang lebih curam di tepinya, dan pusat yang datar atau agak cembung.
Pada lensa Fresnel pertama (dan terbesar), setiap bagian sebenarnya adalah prisma terpisah. Lensa Fresnel ‘satu bagian’ kemudian diproduksi, digunakan untuk lampu depan mobil, lensa rem, parkir, dan lampu sein, dan seterusnya. Di zaman modern, peralatan penggilingan yang dikendalikan komputer (CNC) atau printer 3-D dapat digunakan untuk membuat lensa yang lebih kompleks.
Konsep lensa Fresnel membolehkan penurunan ketebalan yang kasar( serta pula massa serta daya muat material), dengan mempertaruhkan mutu pembayangan lensa, seperti itu penyebabnya aplikasi pembayangan yang pas semacam fotografi umumnya sedang memakai lensa konvensional yang lebih besar.
Lensa fresnel biasanya terbuat dari kaca atau plastik; ukurannya bervariasi dari besar (mercusuar bersejarah lama, ukuran meteran) hingga sedang (alat bantu membaca buku, proyektor viewgraf OHP) hingga kecil (layar kamera TLR / SLR, mikro-optik). Dalam banyak kasus, mereka sangat tipis dan datar, hampir fleksibel, dengan ketebalan dalam kisaran 1 hingga 5 mm (0,04 hingga 0,2 inci).
Kebanyakan lensa Fresnel modern hanya terdiri dari elemen bias. Namun, lensa mercusuar cenderung menyertakan elemen pembias dan pemantul, yang terakhir berada di luar cincin logam yang terlihat pada foto.
Sementara elemen dalam adalah bagian dari lensa bias, elemen luarnya adalah prisma pemantul, yang masing-masing melakukan dua refraksi dan satu refleksi internal total, untuk menghindari kehilangan cahaya yang terjadi pada pantulan dari cermin perak.
Baca Juga : Awal Mula Light Vessels di Inggris
Ukuran lensa mercusuar
Fresnel mengonsep 6 dimensi lensa menara api, dipecah jadi 4 antaran bersumber pada dimensi serta jauh fokusnya. Dalam pemakaian modern, ini diklasifikasikan selaku antrean awal sampai keenam. Dimensi menengah antara antrean ketiga serta keempat ditambahkan setelah itu, dan dimensi di atas antrean awal serta di dasar antrean keenam.
Lensa orde pertama memiliki panjang fokus 920 mm (36 inci) dan tingginya sekitar 2.590 mm (8,5 kaki), dan lebar 1,8 m (6 kaki). Orde terkecil (keenam) memiliki panjang fokus 150 mm (5,9 in) dan tinggi 433 mm (17 in).
Lensa Fresnel terbesar disebut hyperradiant (atau hyper-radial). Salah satu lensa seperti itu ada saat diputuskan untuk membuat dan melengkapi Makapuu Point Light di Hawaii. Alih-alih memesan lensa baru, konstruksi optik besar, setinggi 3,7 meter (12 kaki) dan dengan lebih dari seribu prisma, digunakan di sana.
Terdapat 2 tipe penting lensa Fresnel: pembayangan serta non- pencitraan. Lensa Fresnel Imaging memakai bagian dengan penampang membengkok serta menciptakan lukisan yang runcing, sebaliknya lensa non- imaging mempunyai bagian dengan penampang latar, serta tidak menciptakan lukisan yang runcing. Dengan bertambahnya jumlah bagian, kedua tipe lensa itu jadi lebih mendekati satu serupa lain. Dalam permasalahan abstrak dari bagian yang jumlahnya tidak terbatas, perbandingan antara bagian membengkok serta latar lenyap.
Pencitraan
Bulat
Lensa Fresnel berupa bola sebanding dengan lensa bola simpel, memakai bagian berupa cincin yang tiap- tiap ialah bagian dari bola, yang seluruhnya mementingkan sinar pada satu titik. Tipe lensa ini menciptakan lukisan yang runcing, walaupun tidak sejelas lensa sferis simpel yang sebanding sebab difraksi di pinggir pegunungan.
Berbentuk silinder
Lensa Fresnel silinder sebanding dengan lensa silinder simpel, memakai bagian lurus dengan penampang melingkar, mementingkan sinar pada satu garis. Tipe ini menciptakan lukisan yang runcing, walaupun tidak sejelas lensa silinder simpel yang sebanding sebab difraksi di pinggir pegunungan.
Non-pencitraan
Titik
Lensa Fresnel non- imaging spot memakai bagian berupa cincin dengan penampang yang ialah garis lurus serta bukan busur melingkar. Lensa sejenis itu bisa mementingkan sinar pada titik kecil, namun tidak menciptakan lukisan yang runcing. Lensa ini mempunyai aplikasi dalam daya surya, semacam mementingkan cahaya mentari pada panel surya. Lensa Fresnel bisa dipakai selaku bagian optik pencahayaan Köhler yang menciptakan konsentrator surya Fresnel- Köhler( FK) optik non- pencitraan yang amat efisien.
Linear
Lensa Fresnel linier non- pencitraan memakai bagian lurus yang penampangnya berbentuk garis lurus serta bukan busur. Lensa ini mementingkan sinar ke dalam pita kecil. Mereka tidak menciptakan lukisan yang runcing, namun bisa dipakai dalam daya surya, semacam buat mementingkan cahaya mentari pada pipa, buat menghangatkan air di dalamnya.
Pencitraan
Lensa fresnel dipakai selaku kaca pembesar kepal simpel. Mereka pula dipakai buat membenarkan sebagian kendala pandangan, tercantum kendala motilitas mata semacam strabismus. Lensa Fresnel sudah dipakai buat tingkatkan dimensi visual bentuk CRT di tv kantong, paling utama Sinclair TV80. Mereka pula dipakai di lampu kemudian rute.
Lensa Fresnel digunakan di truk-truk Eropa penggerak kiri yang memasuki Inggris dan Republik Irlandia (dan sebaliknya, truk penggerak kanan Irlandia dan Inggris yang memasuki daratan Eropa) untuk mengatasi titik buta yang disebabkan oleh pengemudi yang mengoperasikan truk saat duduk di sisi yang salah dari taksi dibandingkan sisi jalan tempat mobil berada. Mereka menempel pada jendela sisi penumpang.
Aplikasi mobil lain dari lensa Fresnel adalah penambah tampilan belakang, karena sudut pandang lebar lensa yang dipasang ke jendela belakang memungkinkan pemeriksaan pemandangan di belakang kendaraan, terutama yang tinggi atau berekor tebing, lebih efektif daripada tampilan belakang. cermin sendiri.
Lensa Fresnel multi-fokus juga digunakan sebagai bagian dari kamera identifikasi retina, di mana lensa ini memberikan beberapa gambar fokus masuk dan keluar dari target fiksasi di dalam kamera. Untuk hampir semua pengguna, setidaknya satu gambar akan berada dalam fokus, sehingga memungkinkan kesejajaran mata yang benar.
Lensa fresnel juga telah digunakan di bidang hiburan populer. Artis rock Inggris Peter Gabriel memanfaatkannya dalam pertunjukan live solo awalnya untuk memperbesar ukuran kepalanya, berbeda dengan bagian tubuhnya yang lain, untuk efek dramatis dan lucu. Dalam film Terry Gilliam Brazil, layar plastik Fresnel tampak seperti kaca pembesar untuk monitor CRT kecil yang digunakan di seluruh kantor Kementerian Informasi. Namun demikian, adegan sesekali muncul di antara aktor dan kamera, mengubah skala dan komposisi adegan menjadi efek humor. Film Pixar Wall-E menampilkan lensa Fresnel dalam adegan di mana protagonis menonton musikal Hello, Dolly! diperbesar di iPod.
Fotografi
Canon dan Nikon telah menggunakan lensa Fresnel untuk mengurangi ukuran lensa telefoto. Lensa fotografi yang menyertakan elemen Fresnel bisa jadi jauh lebih pendek daripada desain lensa konvensional yang sesuai. Nikon menyebut teknologi Phase Fresnel.
Kamera Polaroid SX-70 menggunakan reflektor Fresnel sebagai bagian dari sistem penglihatannya.
Kamera View serta bentuk yang besar bisa memakai lensa Fresnel bersama dengan ground glass, buat tingkatkan kecerahan lukisan yang diproyeksikan oleh lensa ke ground glass, alhasil menolong dalam membiasakan fokus serta aransemen.
Penerangan
Lensa Fresnel kaca berkualitas tinggi digunakan di mercusuar, di mana lensa tersebut dianggap paling mutakhir di akhir abad ke-19 dan hingga pertengahan abad ke-20; kebanyakan mercusuar sekarang sudah tidak lagi menggunakan lensa Fresnel kaca dari servis dan menggantinya dengan aerobeacon yang jauh lebih murah dan lebih tahan lama, yang sering kali mengandung lensa Fresnel plastik.
Sistem lensa Lighthouse Fresnel biasanya mencakup elemen prismatik annular ekstra, tersusun dalam kubah segi di atas dan di bawah Fresnel planar pusat, untuk menangkap semua cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya. Jalur cahaya melalui elemen-elemen ini dapat mencakup refleksi internal, daripada refraksi sederhana pada elemen Fresnel planar.
Lensa-lensa ini memberikan banyak manfaat praktis bagi para perancang, pembangun, dan pengguna mercusuar serta iluminasi mereka. Antara lain, lensa yang lebih kecil bisa masuk ke dalam ruang yang lebih kompak. Transmisi cahaya yang lebih besar pada jarak yang lebih jauh, dan pola yang bervariasi, memungkinkan untuk melakukan pelacakan posisi.
Mungkin penggunaan lensa Fresnel yang paling luas, untuk sementara waktu, terjadi di lampu depan mobil, di mana lensa tersebut dapat membentuk balok yang kira-kira sejajar dari reflektor parabola untuk memenuhi persyaratan pola pencelupan dan balok utama, seringkali keduanya dalam unit lampu depan yang sama (seperti sebagai desain H4 Eropa). Untuk alasan ekonomi, berat, dan ketahanan benturan, mobil baru telah mengeluarkan lensa kaca Fresnel, menggunakan reflektor multifaset dengan lensa polikarbonat biasa. Namun, lensa Fresnel terus digunakan secara luas di bagian belakang mobil, penanda, dan lampu mundur.
Lensa Glass Fresnel pula dipakai dalam instrumen pencerahan buat pentas serta lukisan beranjak( amati corong Fresnel); instrumen sejenis itu kerap diucap cuma Fresnel.
Seluruh instrumen terdiri dari rumah logam, reflektor, rakitan lampu, dan lensa Fresnel. Banyak instrumen Fresnel memungkinkan lampu dipindahkan relatif terhadap titik fokus lensa, untuk menambah atau mengurangi ukuran berkas cahaya.
Akhirnya, mereka amat fleksibel, serta kerapkali bisa menciptakan arsip cahaya sekecil 7° ataupun selebar 70°. Lensa Fresnel menciptakan cahaya yang amat halus, alhasil kerap dipakai selaku lampu mencuci. Penahan di depan lensa bisa menampung film plastik bercorak( gel) buat memberi warna sinar ataupun layar kawat ataupun plastik kabur buat meredakannya.
Lensa Fresnel berguna dalam pembuatan gambar bergerak tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan berkas lebih terang daripada lensa biasa, tetapi juga karena cahaya adalah intensitas yang relatif konsisten di seluruh lebar berkas cahaya.
Kapal induk dan stasiun udara angkatan laut biasanya menggunakan lensa Fresnel dalam sistem pendaratan optik mereka. Lampu “bakso” membantu pilot dalam mempertahankan kemiringan luncur yang tepat untuk pendaratan. Di tengahnya ada lampu kuning dan merah yang terdiri dari lensa Fresnel. Meskipun lampu selalu menyala, namun sudut lensa dari sudut pandang pilot menentukan warna dan posisi cahaya tampak. Jika lampu muncul di atas bilah horizontal hijau, pilot terlalu tinggi. Jika di bawah, pilot terlalu rendah, dan jika lampu merah, pilot sangat rendah.
Proyeksi
Penggunaan lensa Fresnel untuk proyeksi gambar mengurangi kualitas gambar, sehingga cenderung terjadi hanya jika kualitas tidak terlalu penting atau jika sebagian besar lensa padat menjadi penghalang. Lensa Fresnel yang murah dapat dicap atau dicetak dari plastik transparan dan digunakan pada proyektor overhead dan televisi proyeksi.
Lensa Fresnel dengan panjang fokus berbeda (satu kolimator, dan satu kolektor) digunakan dalam proyeksi komersial dan DIY. Lensa kolimator memiliki panjang fokus yang lebih rendah dan ditempatkan lebih dekat ke sumber cahaya, dan lensa kolektor, yang memfokuskan cahaya ke lensa triplet, ditempatkan setelah gambar proyeksi (panel LCD matriks aktif di proyektor LCD). Lensa fresnel juga digunakan sebagai kolimator pada proyektor overhead.
Baca Juga : Sejarah Pemrograman WBZ (AM)
Tenaga surya
Karena lensa Fresnel plastik dapat dibuat lebih besar dari lensa kaca, serta jauh lebih murah dan lebih ringan, lensa ini digunakan untuk memusatkan sinar matahari untuk pemanasan di kompor surya, di tempa tenaga surya, dan di kolektor surya yang digunakan untuk memanaskan air untuk keperluan rumah tangga. Mereka juga dapat digunakan untuk menghasilkan uap atau untuk menyalakan mesin Stirling.
Lensa fresnel dapat memusatkan sinar matahari ke sel surya dengan perbandingan hampir 500: 1. Hal ini memungkinkan permukaan sel surya aktif dikurangi, menurunkan biaya dan memungkinkan penggunaan sel yang lebih efisien yang jika tidak akan terlalu mahal. Pada awal abad ke-21, reflektor Fresnel mulai digunakan dalam memusatkan pembangkit tenaga surya (CSP) untuk memusatkan energi matahari. Salah satu aplikasinya adalah untuk memanaskan air di Pembangkit Listrik Liddell berbahan bakar batu bara, di Hunter Valley Australia.
Lensa fresnel dapat digunakan untuk menyinter pasir, memungkinkan pencetakan 3D dalam kaca.
Pelopor Sejarah
Augustin-Jean Fresnel bukanlah orang pertama yang memfokuskan berkas mercusuar menggunakan lensa. Perbedaan itu tampaknya dimiliki oleh pemotong kaca London Thomas Rogers, yang mengusulkan ide tersebut ke Trinity House pada tahun 1788.
Lensa Rogers pertama, dengan diameter 53cm dan tebal 14cm di tengah, dipasang di Old Lower Lighthouse di Portland Bill pada 1789. Di belakang setiap lampu ada kaca spherical berlapis belakang, yang memantulkan radiasi belakang kembali melalui lampu dan masuk ke lensa. Sampel lebih lanjut dipasang di Howth Baily, North Foreland, dan setidaknya empat lokasi lain pada tahun 1804. Tetapi banyak cahaya yang terbuang oleh penyerapan di dalam gelas.
Fresnel juga bukan orang pertama yang menyarankan untuk mengganti lensa cembung dengan serangkaian prisma annular konsentris, untuk mengurangi berat dan penyerapan.
Pada tahun 1748, Count Buffon mengusulkan untuk menggiling prisma seperti anak tangga dalam satu bagian kaca. Pada tahun 1790 (meskipun sumber-sumber sekunder menyebutkan tanggal 1773: 609 atau 1788), Marquis de Condorcet menyarankan bahwa akan lebih mudah untuk membuat bagian-bagian berbentuk lingkaran secara terpisah dan merakitnya pada sebuah bingkai; tetapi bahkan itu tidak praktis pada saat itu.
Desain ini dimaksudkan bukan untuk mercusuar, tetapi untuk kaca pembakar.:609 David Brewster, bagaimanapun, mengusulkan sistem yang mirip dengan Condorcet pada tahun 1811, dan pada tahun 1820 menganjurkan penggunaannya di mercusuar Inggris.