Kuvanmuodostukseen

Kuvanmuodostus tarkoittaa prosessia, jossa esineen valonsäteet taittuvat tai heijastuvat optisen välineen, kuten linssin tai peilin, kautta siten että syntyy kuva. Tämä ilmiö kuuluu geometrisen optiikan alueelle ja on keskeinen sekä silmälääketieteessä että valokuvauksessa sekä monissa instrumenteissa, kuten kameroissa, mikroskopeissa ja teleskoopeissa. Kuva voi olla todellinen, jolloin sen voi projisoida ruudulle, tai virtuaalinen, jota ei voi projisoida suoraan.

Linssit ja peilit määrittelevät kuvan ominaisuudet käyttämällä esineen etäisyyttä do, kuvan etäisyyttä di sekä linsseineen polttoväliä f. Ohuen linssin peruslaki on 1/f = 1/do + 1/di, ja suurennus m = - di/do. Todellinen kuva syntyy, kun do > f (kuva muodostuu todellisesti ja on yleensä käännetty), virtuaalinen kuva kun do < f (kuva on yhdyssuhteeltaan oikea ja ei projisioida). Linsseistä riippuen tutkimuksessa tarkastellaan myös divergeerivia ja konvergeerivia järjestelmiä sekä polttopisteitä.

Kuvanmuodostukseen liittyy myös heijastavat pinnat. Tasomaisia peilejä pitkin muodostuu virtuaalinen, samaa kokoa oleva kuva, joka sijaitsee peilin takana ja on lateraalisesti käännetty, mutta pystysuuntainen ei muutu. Eri muotoiset linssit ja peilit voivat tuottaa sekä todellisia että virtuaalisia kuvia riippuen objektin etäisyydestä suhteessa polttoväliin.

Sovelluksina kuvanmuodostus on keskeinen kameratekniikassa, silmässä tapahtuvassa kuvan muodostuksessa sekä optisissa instrumenteissa kuten mikroskopeissa ja teleskopeissa. Sen ymmärtäminen mahdollistaa kuvan laadun hallinnan, suurennuksen hallinnan sekä optisten järjestelmien suunnittelun ja korjaukset.