Az indukált áram.

Mint áramforrás, jelentőségben az előbbieket messze felülmúlja az indukált áram, melyet Faraday fedezett fel 1831-ben. Kétségtelen, hogy ez a 19. század legnagyobb fizikai felfedezése, mert az összes elektromos gépek ezen a jelenségen alapszanak.

130. ábra. Voltaindukció.

Előállítása semmiféle nehézséget sem okoz.

Készítsünk elszigetelt rézdrótból két tekercset, melyek közül az egyik a másikba belefér (130. ábra). Az egyik (kisebb) tekercs két végét kössük össze áramforrásunk pólusaival, a másik (nagyobb) tekercs két vége közé pedig kapcsoljunk áramjelző galvanométert. Közelítsük gyorsan az egyik tekercset a másikhoz, akkor a galvanométer áramot jelez. Vegyük ki hirtelen az egyik tekercset a másikból, akkor a galvanométer tűje ellenkező irányban tér ki, vagyis ellenkező irányú áram keletkezik.

Az áram csak addig tart, míg az egyik tekercs a másikhoz képest mozog. Nem a tekercsalak a lényeges, hanem egy vezeték, melyen áramot bocsátunk át és egy másik zárt vezeték az előbbi közelében. A tekercs csak célszerű a jelenség kényelmes kimutatására.

Kísérletünk tanulsága tehát a következő : Ha vezetéken áramot bocsátunk át és a vezetéket mozgatjuk, akkor a mellette levő zárt vezetékben a mozgás tartama alatt elektromos áram kering. Az így keltett áramot indukált áramnak nevezzük, maga a jelenség az indukció. Az a vezeték, amelyen áramot bocsátunk át (a kisebb tekercs), a primer, az pedig, amelyben az indukált áram keletkezik (a nagyobb tekercs), a szekundér. Tehát a primér tekercs mozgatásával a szekundér tekercsben áramot indukáltunk. A közelítésnél éppen fordított az áram iránya, mint a távolításnál.

Helyezzük a primér tekercset a szekundérbe és ne is változtassuk helyét, hanem a mozgatás helyett a primér áramkört szakítsuk meg. Az áram kikapcsolásakor rövid ideig a szekundér tekercsben indukált áram keletkezik. Ha a primér áramkört zárjuk, akkor is indukálódik áram, még pedig ellenkező irányú, mint a megszakításnál. A primér áram zárása megfelel annak az előbbi esetnek, mikor a primér tekercset hirtelen a szekundérhez közelítettük, a-primér áram megszakítása pedig ugyanazt jelenti, mintha a primér tekercset eltávolítottuk volna.

Tegyük félre a kisebb tekercset az áramforrással együtt, az egész primér áram helyett vegyünk mágnesrúdat (131. ábra, NS). A szekundér tekercs (A) két vége közé most is áramjelzőt (B) kapcsolunk. Ha a mágnest hirtelen a tekercsbe dugjuk, most is indukált áramot tapasztalunk. A mágnes eltávolításánál az indukált áram iránya megfordul. Tehát a mágnes mozgatása a mellette levő vezetőben szintén indukál áramot. Megkülönböztetésül az előbbi jelenséget volta-indukciónak, az utóbbit magnetoindukciónak nevezzük.

De tulajdonképpen a két eset közt nincs lényeges különbség, ha az erővonalak segítségével írjuk le a jelenséget. A mágnesrúd mágneses erővonalakat kelt maga körül (lásd a 101. ábrát).

132. ábra. Tekercs mágneses erőtere.

A primér tekercs (130. ábra, a kézben levő tekercs) szintén létesít maga körül mágneses erőteret, melynek erővonalai hasonló menetűek, mint a mágnesrúd körül (132. ábra). Ha a tekercsen az alul látható nyilak

irányában áramot bocsátunk át, akkor ez a tekercs olyan mágnesrúddal egyenértékű, melynek baloldalon van az északi vége (n), jobboldalon pedig déli vége (s). Ha tehát a mágnesrudat vagy ezt a tekercset a szekundér tekercs fölé állítjuk, akkor az erővonalak egy része metszi azt a területet, melyet a szekundér tekercs befog. Ha a mágnest vagy a primér tekercset mozgatjuk, akkor ezeknek az erővonalaknak száma változik, távolításnál csökken, közelítésnél növekszik. Indukált áram keltéséhez az kell, hogy a zárt szekundér vezeték területét erővonalak messék és ezeknek az erővonalaknak száma megváltozzék. Az erővonalak számának növekedése és csökkenése ellenkező irányú áramot indukál.

A kétféle indukció gyakran együtt lép fel. A primér tekercs belsejébe (130. ábra) tegyünk vasdrótból összeállított nyalábot. A primér áram a drótban elektromágnességet gerjeszt és így a voltaindukcióval együtt ennek a vasmagnak magnetoindukciója is fellép.

A vasmagot nem ok nélkül készítettük drótszálakból. Az indukált áram ugyanis nemcsak zárt vezetékben áll elő, hanem vezető anyagból készült, kiterjedt testben is. Ilyenkor az indukált áram a test belsejében záródik, a testben áramvonalak keletkeznek. A viszonyok hasonlók ahhoz, mikor nagy víztömegben örvény áll elő. Ilyenkor a vízen belül zárt áramvonalakat látunk. Azokat az indukált áramokat is, amelyek vezetőtest belsejében záródnak, örvényáramoknak vagy más néven Foucault-féle áramoknak nevezzük. Ha tömör vashengert tettünk volna a primér tekercs belsejébe, akkor a hengerben örvényáramok lépnek fel, melyek éppen úgy felmelegítik a vezetőt, mint minden más áram. Ez a hőfejlődés felesleges és sokszor nagy energiaveszteséget jelent. Elkerülése végett a tömör vezetőt, amilyen az előbbi vasmag, szálakkal vagy lemezekkel helyettesítik, hogy az örvényáramoknak ne legyen módjuk záródni.

Az önindukció.

Még egy lépéssel tovább is mehetünk. Ha a primér vezetékben az áramot zárjuk vagy megszakítjuk, akkor nemcsak a szomszédos vezetékben keletkezik indukált áram, hanem magában a primér tekercsben is, melyben az áramot megszakítjuk vagy zárjuk. Erről a következő kísérlet útján győződhetünk meg.

133. ábra. Az önindukció kimutatása.

Elég nagy tekercsen, melybe vasmagot teszünk (133. ábra, L), bocsássunk át 110 voltos forrásunkból áramot. A tekercs mellé kapcsoljunk még lámpát (A) úgy, hogy az áram a és b pontokban elágazik, részben a tekercsen, részben a lámpán halad át. Szabályozó ellenállással (R) állítsuk be az áram erősségét úgy, hogy a lámpa csak alig láthatóan izzik. Ha az áramot kikapcsoljuk, a lámpa felvillan. Ez azt mutatja, hogy abban az áramkörben, melyben a tekercs és a lámpa van, a kikapcsolás alkalmával ugyanolyan irányú áram keletkezik mint a megszakított áram volt.

Kísérletünkből tehát levonhatjuk a következő tanulságot : Ha egy áramkört megszakítunk vagy zárunk, akkor benne áram indukálódik. Ez a jelenség az önindukció, a keletkező áramot pedig különáramnak (extraáram) nevezzük. A megszakításnál keletkező különáram ugyanolyan irányú, mint a megszakított áram, a bekapcsolásnál keletkező áram pedig ellenkező irányú.

Ennek az lesz a következménye, hogy a bekapcsolásnál az áram nem éri el rögtön végleges erősségét, hanem csak fokozatosan, akkor, mikor az ellenkező irányú extraáram már elmúlt. Viszont a kikapcsolásnál az áram nem esik és rögtön zérusra, hanem ismét csak fokozatosan, mikor a megegyező irányú különáramnak is vége van.

134. ábra. Változtatható önindukció(variometer) vázlata.

A rádióban szereplő tekercsek nagyrészt önindukciójukkal szerepelnek. A tekercset e tekintetben az önindukciós együttható jellemzi, melyet röviden a tekercs önindukciójának is szoktak mondani. Gyakorlati mértéke 1 henry (Henry, amerikai technikus tiszteletére). Ha egy tekercsben az áram erősségét 1 másodperc alatt 1 ampére-ral növeljük vagy csökkentjük és ezáltal olyan különáram indukálódik benne, melynek feszültsége 1 volt, akkor ennek a tekercsnek önindukciója 1 henry. Ez általában nagy egység, ezredrésze 1 millihenry. Kisebb önindukciók mérésére a cm egységet használjuk.

1 millihenry = 1,000.000 cm.

A tekercs önindukciója a menetek számától, a tekercs keresztmetszetétől és hosszától függ (mégpedig a menetek számának négyzetével és a keresztmetszettel egyenesen, a tekercs hosszával fordítva arányos). Ha pl. 8 cm átmérőjű hengerre 2 cm hosszúságban 40 menetet csévélünk, akkor a tekercs önindukciója kereken 500.000 cm. Lényegesen, esetleg több ezerszer nő a tekercs önindukciója, ha vasmagot teszünk bele.

Gyakran olyan tekercsre van szükségünk, melynek önindukcióját változtatni lehet. Ez a rádióban jól ismert variométer, mely két tekercsből áll (134. ábra). A két tekercs vezetéke egymásután van kapcsolva, az egyik a másikhoz képest elforgatható. Ha a forgó tekercs úgy áll, hogy az áram benne olyan irányú, mint a másikban, akkor a variométer önindukciója a legnagyobb. Elforgatáskor az önindukció csökken, legkisebb pedig akkor, ha a két tekercsben az áram ellenkező irányú.

Váltóáram és egyenáram.

Ha akár galván-elemet, akár akkumulátort használunk áramforrásul, az áram állandóan a pozitív pólustól a bekapcsolt vezetéken át a negatív pólus felé halad, irányát nem változtatja meg. Az ilyen áramot egyenáramnak nevezzük.

135. ábra. A váltóáram erősségének menete egy teljes váltakozás alatt.

Sok budapesti lakásban is egyenárammal világítanak. Viszont más helyeken váltóáram van, melynek iránya gyorsan megfordul. A budapesti világító áram váltakozásának száma 42. Ez azt jelenti, hogy az áram másodpercenként 84-szer fordul meg. Egy ide-oda haladás egy teljes váltakozást jelent. A váltakozások számát mindig másodpercenként értjük. Városonként 40 és 120 közt szokott lenni.

Csakhogy itt nem puszta irányváltozásról van szó. A viszonyok könnyen áttekinthetők, ha a váltóáram időbeli változását görbével ábrázoljuk (135. ábra), mégpedig akár a feszültséget (elektromotoros erő), akár az áramerősséget tekintjük. Rajzunk arra az esetre vonatkozik, ha a váltakozások száma 50, tehát egy teljes váltakozás 0,02 mp-ig tart. A vízszintes egyenesen az időt mérjük fel, függőlegesen pedig a feszültséget vagy áramerősséget. Az irányváltozást úgy tüntetjük fel, hogy az egyik irányú áramot felfelé, a másikat lefelé ábrázoljuk. Rajzunkból tehát a következőket olvashatjuk ki. Kezdettől (0 mp) az áram 0,005 mp-ig erősödik (a görbe felfelé száll, a szaggatott függőleges vonalak egyre magasabbak). 0,005 mp múlva az áram legerősebb. Ettől kezdve az áram gyengül, de iránya megmarad 0,01 mp-ig. Ekkor nincs áram. Most az áram iránya megfordul (a görbe a vízszintes alá megy), az áram erőssége 0,015 mp-ig erősödik, ekkor legerősebb, majd gyengül, 0,02 mp múlva nincs áram. Ez egy teljés váltakozás menete, utána újabb ugyanilyen váltakozás következik.

A váltóáramnak több érdekes és fontos tulajdonsága van, amelyet a világító váltóárammal ki lehet mutatni. A váltó áramforrást szokás szerint kis hullámvonallal jelöljük. Kapcsoljunk ebbe az áramforrásba tekercset (136. ábra, L), kis lámpát (A) és szabályozó ellenállást (R). Az áramot állítsuk be úgy, hogy a kis lámpa még szépen világítson. Ha most vasmagot bocsátunk a tekercs belsejébe, akkor a lámpa egyre gyengébben világít, esetleg egészen kialszik. Ez azt mutatja, hogy az áram erőssége csökkent. Emlékezzünk vissza Ohm törvényére, amely szerint az áram erőssége a feszültségtől és a vezeték ellenállásától függ. A feszültség kísérletünk folyamán nem változott, ez a városi áram 110 voltja. Ha az áram erőssége csökkent, akkor a vezeték ellenállásának növekednie kellett. Pedig mi a vezetékhez hozzá sem nyúltunk, csak a vasmaggal a tekercs önindukcióját növeltük. Látjuk tehát, hogy a tekercs más ellenállást fejt ki egyenárammal szemben, mint mikor váltóáram halad át rajta. Az utóbbi esetben nagyobb az ellenállása. Azt az ellenállást amelyet a vezeték egyenárammal szemben kifejt, ohmikus ellenállásnak nevezzük.

Váltóáram esetében ehhez még más ellenállás is járul, az induktív ellenállás. Az egész ellenállás a váltóárammal szemben az impedancia.

Előbbi kísérletünk azt mutatja, hogy az induktív ellenállás az önindukciótól függ, mégpedig a tekercs önindukciójának növelésekor az induktív ellenállás is nő. Az ohmikus ellenállás, amely csak a vezeték hosszától, vastagságától és anyagi minőségétől függ, előbbi kísérletünkben nem változott. Az induktív ellenállás nagyságára az önindukción kívül a váltakozásszám is lényeges. Ugyanaz a vezeték a váltóárammal szemben nagyobb számú váltakozásnál nagyobb ellenállást is jelent. Ha az áram gyorsváltakozású, akkor esetleg az ohmikus ellenállás csekély az induktív ellenálláshoz képest. Az ilyen vezeték az egyenáramot átengedi, de a gyorsváltakozású árammal szemben nagy ellenállás. Ezen alapszik a fojtótekercs. Zárt vasmagnak egyik szárára csévéljünk vezetéket. Ennek a tekercsnek, ha a vezeték elég vastag, csekély ohmikus ellenállása van, de a vasmag okozta nagy önindukció és a szapora váltakozás miatt az induktív ellenállás lényeges. Ha ilyen tekercset a vezeték valamelyik ágába kapcsolunk, a tekercs az egyenáramot átengedi, de a váltóáramot elfojtja.

Ennek a feltűnő jelenségnek oka az úgynevezett bőrhatás (skin effectus). Ha egyenáram halad a vezetéken át, akkor a töltés a vezeték egész keresztmetszetében áramlik. De a váltóáram csak a külső rétegben halad (a vezeték bőrrétegében), mintha a vezeték csőszerű lenne. Az áramvezetés szempontjából nem az egész keresztmetszet számít, hanem csak az a külső réteg, melyben a töltés halad. A bőrhatásnak tehát az a következménye, mintha a vezeték keresztmetszete csökkent volna. Ez okozza az ellenállás növekedését, az induktív ellenállást. Mennél nagyobb az áramváltakozások száma, annál vékonyabb az a külső réteg, mely az áramot vezeti és így annál nagyobb az induktív ellenállás.

Előbbi áramkörünkbe (136. ábra) kapcsoljunk még be akárhol kondenzátort is. Ez, mint tudjuk, fémfegyverzetekből áll, melyeket szigetelő réteg választ el. Egyenáram ebben a körben nem mehet át, mert a vezeték a fegyverzeteknél megszakad. De ha váltóáramot kapcsolunk be, akkor a lámpa világít. Tehát a kondenzátor a váltóáramot átengedi. Ha azt akarjuk, hogy a vezeték egyik ágán egyenáram ne mehessen át, hanem csak váltóáram, akkor ebbe az ágba kondenzátort kapcsolunk. Ez a zárósűrítő (blokksűrítő).

A transzformátor.

A váltóáramnak egyik fontos tulajdonsága, amelynek nagy elterjedését köszönheti, az, hogy transzformálni lehet. Ennek értelme a következő. Ha áramot nagyobb távolságra elvezetünk, akkor a feszültség a vezeték mentén lényegesen csökken. Mert ha vastag vezetéket veszünk is, az ellenállás a nagy hosszúság miatt jelentékeny. Arra mégsem lehet gondolni, hogy 1 cm² keresztmetszetű rézvezetéket használjunk, mert az anyagköltség és a felszerelés költsége túl magas lenne. Egyenáram esetében a feszültség csökkenésén nem is lehet segítem. A váltóáram feszültségét útközben transzformálással fel lehet emelni.

137. ábra. Transzformátor vázlata.

E végett a vezetékbe transzformátort kapcsolunk  (137. ábra). Ennek zárt (rajzunkon négyszögletes) vasmagja van, melynek két szárán egy-egy tekercs van (A és B). Az egyik a primér tekercs, melybe bevezetjük az áramot a külső vezetékről. (Rajzunkon a külső vezetéket két függőleges vonal jelzi.) Ennek a tekercsnek kevés menete van. A másik száron van a sokmenetű szekundér tekercs (B). Erről vezetjük el az áramot a fogyasztóhoz. A primér tekercsen áthaladó váltóáram, minthogy erőssége állandóan változik (lásd a 135. ábrán), a szekundér tekercsben áramot indukál. A váltakozások száma a szekundér oldalon ugyanaz marad, mint a primérben.

De a szekundér tekercs két vége közt a feszültség nagyobb, mint a primér tekercs két vége közt volt, mégpedig annyiszor nagyobb, ahányszor több menet van a szekundér tekercsben.

138. ábra. Transzformátor.

A feszültségnek ilyen felemelését a váltóáram jeltranszformálásának nevezzük. 138. ábránk nagyobb transzformátort mutat a külső, védő burkolat nélkül.

Ez a feladat a rádióban is gyakori. Itt is transzformátorral (139. ábra) érjük el célunkat. Minthogy a rádióban csak gyenge áramokkal van dolgunk, a transzformátor kisméretű. A transzformátor lényege teljesen az előbbi. A primér és szekundér tekercs rendesen ugyanazon a száron van egymás fölött. A vasmag körül van a primér tekercs, föléje csévélik elszigetelten a szekundért. 1 : 4 arány azt jelenti, hogy a transzformátor a feszültséget négyszeresre emeli. Ehhez az előbbiek szerint az kell, hogy a szekundér tekercsnek négyszer annyi menete legyen, mint a primérnek volt. Minden transzformátornak vasmagja lemezekből van összetéve, hogy az örvényáramokat elkerüljük.

Sokszor az ellenkező feladat, a feszültség csökkentése lényeges. Az áram elvezetése szempontjából lényeges, hogy a feszültség nagy legyen. Ilyen áramot kisebb veszteséggel

lehet szállítani. Ezért a középponti telep nagy feszültséget termel, pl. 30.000 voltot. De ezt a fogyasztóhoz bevezetni nem lehet, már csak azért sem, mert életveszélyes. Az áramot tehát, mielőtt a fogyasztóhoz bevezetik, letranszformálják. Erre éppen olyan transzformátort használnak, mint előbb, csak a két tekercs szerepe megfordul: most a primér a sokmenetű és a szekundér a kevésmenetű.

A transzformátorok közé tartozik az induktor is (140. ábra), melyet először Ruhmkorff szerkesztett 1848-ban. Lényeges eltérése az előbbi transzformátortól az, hogy vasmagja nyílt. A drótszálakból összetett, egyenes vasmag körül van a primér tekercs (P), e körül pedig a szekundér (8). A primér tekercsen a nyilak irányában egyenáramot vezetünk. (A rajzunkon látható galvánelem csak az áram kapcsolását mutatja, a valóságban jóval nagyobb feszültség kell.) A primér egyenáramát állandóan szaggatni kell, amit rugós megszakítóval érhetünk el. Az áram csúcson és rúgón (x) halad át. A rúgó vaslapot hord, amely az induktor vasmagjával szemben van. Kezdetben a csúcs a rúgót érinti, az áram áthalad. A vas az áram hatására elektromágnes lesz, a mellette levő vaslemezt magához kapja, mire az érintkezés x-nél megszakad. A mag elveszti mágnességét, elengedi a vaslemezt, tehát az érintkezés x-nél újra beáll és az előbbi folyamat megismétlődik. A primér áramnak minden megszakítása és zárása a szekundér tekercsben áramot indukál. Minthogy a zárásnál ellenkező irányú áram keletkezik, mint a nyitásnál, az indukált áram váltóáram. Minden megszakításnál a csúcs és rúgó közt szikra ugrik át, mert a primér tekercsnek nagy önindukciója van és így a szakításnál nagyfeszültségű különárám keletkezik. A szikrázás csökkentése végett a csúcs és rúgó közé kondenzátort szokás kapcsolni, a és b ennek fegyverzetei. A szekundér tekercsnek rendesen igen nagy menetszáma van, mert az induktornak éppen az a célja, hogy a szekundér két vége közt nagy feszültség legyen. Ha a szekundér két csavarja közé szikraközt kapcsolunk (lásd az ábrán), akkor élénk kisülés keletkezik. Nagyméretű induktorral 1 m hosszú szikrát is lehet kapni.

Elektromos kisülés ritkított csövekben.

Az induktor módot ad arra, hogy a kisülést nemcsak szabad levegőben, hanem gázokban és tetszés szerinti ritkításnál vizsgáljuk.

Tetszés szerinti alakú, zárt üvegcső két végébe fémpálcák, elektródok vannak beforrasztva. Mielőtt a csövet beforrasztják, a levegőt annyira ritkítják, hogy nyomása 2—3 mm legyen. Ez a Geissler-cső. Kössük össze a két elektródot akár az elektromozó gépnek, akár az induktornak két pólusával. A csőben ibolyaszínű fényoszlop keletkezik, mely a pozitív elektródból (anód) indul ki, követi a cső görbültségét és a negatív elektród (katód) előtt végződik. Ezt a pozitív fényoszlopot a katódtól sötét tér választja el. Mennél kisebb a csőben a levegő nyomása, annál kiterjedtebb ez a sötét tér. A negatív elektródot fényburok, a csillámló fény borítja.

Reklámvilágításra ilyen csöveket a gyakorlatban is használnak. A kirakatokban és színházak csarnokában látható hosszú, világító csövek többnyire neonnal töltött Geissler-csövek. Sokszor a csőnek betűalakot adnak és egymás mellett levő csövekkel fényes szöveget állítanak össze. Újabban ezeket a csöveket még külön burába helyezik és közönséges lámpafoglalattal látják el.

Még érdekesebb jelenségekre jutunk, ha a levegőt a csőben tovább ritkítjuk, míg nyomása csak 0,001 mm. Ez a Crookes-cső. Benne a pozitív fényoszlop egészen eltűnt, az üveg a katóddal szemben levő oldalon élénk zöld színben világít, fluoreszkál. A katódból láthatatlan sugarak indulnak ki, amelyek az üveget azon a helyen, ahol ráesnek, világításra gerjesztik.

Ezek a katódsugarak, melyeket Hittorf (német) vizsgált először.

C r o o k e s szélesebb csőben (142. ábra) lapalakú

katódot (a) helyezett el, az anódot pedig keresztalakra (b) választotta. Tehát a keresztet az áramforrás pozitív pólusával (P), a lapot pedig a negatívval (N) kell összekötni. Az üvegfalon a kereszt mögött árnyék (cd) képződik, körülötte a zöld fluoreszkálás. Az árnyék alakja azt mutatja, hogy a katódsugarak a katód lapjára merőlegesen egyenes irányban haladnak. A fémlap a sugarakat nem enegdi át, ezért keletkezik árnyék. A fémlap, miközben a katódsugarakat elnyeli, felmelegszik.

Ha a lap vékony, akkor izzásba is jöhet.

143. ábra. Mágnes a katódsugarak pályáját meggörbíti.

Engedjük át a katódsugarakat útjukba állított nyíláson (diafragma, 143. ábra) és a keskeny nyalábhoz közeledjünk oldalról mágnessel. A katódsugarak nem haladnak többé egyenes irányban, pályájuk meggörbül, oldalt érik az üvegcsövet. Elektromos erő is kitéríti a katódsugarakat. A katódból (144. ábra, C) kiinduló sugarak útjában két diafragma (A és B) van, az egyik egyúttal anód is. Az átjutó katódsugarak két fémlemez (É és D) közt haladnak és érnek a szemben levő falra illesztett osztályzatra.

143. ábra. Elektromos erő hatása a katodsugarakra,

Töltsük fel a két lapot ellenkező elektromossággal, akkor a sugarak az osztályzat más pontjára érnek. Abból a körülményből, hogy a katódsugarakat mágneses és elektromos erő kitéríti útjukból, azt lehet következtetni, hogy ezek a sugarak elektromos töltést hordoznak. Az eltérítés irányából (a negatív elektromos lap taszítja őket) azt is kiolvashatjuk, hogy negatív töltésük van. A katódsugarak gyors mozgásban levő negatív elektromos részecskék. Ezek a negatív részecskék az elektronok.

Dinamógépek és elekromotorok.

Már többször említettük és használtuk fel házi világító áramforrásunkat, de arról még nem szóltunk, hogyan termeli a középpont az áramot. Most ezt a hiányt kell pótolnunk.

145. ábra. Pacinotti-Gramme-féle gép.

Az első áramtermelő gépet, amely a gyakorlatba átment, Pacinotti-féle gyűrű felhasználásával G r a m m e szerkesztette (1863). Vasmagból készült gyűrűre (145. ábra) kis tekercseket (a, b, c, ..., q) csévélt. A gyűrű középpontján átmenő tengelyen szigetelő henger van, amelyen köröskörül annyi fémszelet van, ahány tekercs a gyűrűn. Minden tekercs vége és a következő tekercs eleje ugyanavval a fémszelettel van összekötve. Így az összes tekercsek zárt áramkört alkotnak. A gyűrű erős mágnesnek két sarka (NS) között van. Forgassuk ezt a gyűrűt a mágnes erőterében az óramutató járásával megegyező irányban, akkor a tekercsekben indukált áram keletkezik. A felső tekercsekben (a, b, ..., h) az áram iránya, mint a tekercsek mellett levő nyilak jelzik, megegyező és ellenkezik az alsó tekercsekben (i, k, ... q) indukált áram irányával. De mint látjuk, az összes tekercsekben az áram A ponttól távozik (felfelé vagy lefelé) és B pont felé tart (felülről vagy alulról). Ha tehát az A és B helyen levő szeletekhez fémrugó illeszkedik (lásd az ábrán), erről az áramot levezethetjük. Az elvezető drótban (a rajzban vastagon kihúzva) az áram B-től A felé tart. Amint a gyűrű tovább forog, az a tekercs helyét q tekercs foglalja el. De ugyanekkor a rúgóval érintkező fémszelet helyére is az alatta levő jut, tehát az elvezetett áram iránya megmarad, K₁ kapocs lesz az gépnek mint áramforrásnak pozitív pólusa, K₂ pedig a negatív pólus. A gép tehát egyenáramot termel. Az áramtermelő gépeket generátoroknak szoktuk nevezni. A vasgyűrű a rácsévélt tekercsekkel az armatúra. 145a) ábránk a gyűrűs armatúrát külön mutatja. Az armatúrát, mint láttuk, forgatni kell. Ez más géppel, pl. gőzgéppel történik, tehát a gőzgép munkája árán elektromos áramenergiát kapunk. A rúgók, melyekkel az áramot levesszük, a kefék. Eleinte valóban rézdrótból készült kefék voltak, melyeket rúgók szorítottak a fémlemezekhez, ma erre a célra széntömböket használnak. A tengelyen levő szigetelő henger a rajta levő fémszeletekkel a kommutátor vagy kollektor.

Ez a gép egyúttal elektromotor is. A generátort mi forgatjuk és áramot nyerünk. Ha most fordítva mi áramot vezetünk a gépbe, akkor a gép forog és más munkagépek meghajtására használható. Tehát a gép mint elektromotor működik. Kapcsoljunk ugyanis külső áramforrást a K₁ és K₂ csavarok közé úgy, hogy az áram a vastagon rajzolt bevezető drótokban a nyíl irányában haladjon. Az A pontnál az áram elágazik, részben felfelé, részben lefelé halad, B pontnál a két áram egyesül és így a nyilak a tekercsekben is az átvezetett áramot jelzik.

Az áram hatására mindegyik tekercs elektromágnes lesz, mégpedig a mi példánkban a felső tekercsekben (a, b, .., h) jobboldalra esik az északi vég. Az alsó tekercsekben az átvezetett áram ellenkező irányú,

145a. ábra. Gyűrűs armatúra.

Ampére szabálya szerint szintén a jobboldalon lesz az északi vég. Minden egymás után következő két tekercsben ellentett mágneses végek kerülnek egymás mellé, amelyek egymás hatását lerontják, kivéve A és B helyeken. Az a és q tekercseknek egymás felé eső oldalán két déli vég van, a h és i tekercsekben pedig két északi vég. A gyűrű tehát úgy működik, mint egy mágnes, melynek A-nál déli, B-nél északi vége van. A mágnes északi vége (N) a gyűrű déli végét (A) vonzza, éppen úgy a déli vég (S) a gyűrű északi végét, tehát a gyűrű forgásba jön, mégpedig az óramutató járásával ellenkező irányban.

Ennek a gépnek az a hátránya volt, hogy az armatúra állandó mágnes erőterében forgott. Ha erős indukált áramokat kívántak, akkor az acélmágnest nagyméretűre kellett készíteni. Elektromágnesekkel sokkal erősebb hatást lehet kisebb méretekkel elérni. Werner Siemens (1867) jutott arra az egyszerű, de zseniális gondolatra, hogy az, elektromágnes gerjesztésére magát a termelt áramot használja.

146. ábra.

A főáramú gerjesztés.

A vasmagban mindig marad vissza mágnesség (remanens mágnesség). Kezdetben a forgó armatúrában ez indukál áramot. Az egyik keféről a vezeték most nem a csavarhoz megy, hanem előbb az elektromágnes két szárára csévélik (146. ábra) és csak azután viszik a kapocshoz. A kezdetben termelt gyenge áram az elektromágnest gerjeszti, az erőtér fokozódik, így az indukált áram erősödik.

A végleges állapot akkor következik be, mikor az elektromágnes telített lesz. Az ilyen generátort, amely elektromágnesét önmaga gerjeszti, dinamógépnek nevezzük. Meg kell jegyeznünk, hogy Jedlik Ányos, a budapesti egyetem tanára, már 1852 körül, tehát tíz évvel még Pacinotti előtt és 14 évvel Siemens előtt készített ilyen dinamót, amelyet az egyetem fizikai intézetében a hozzátartozó leírással együtt ma is őriznek, de gépét nyilvánosan nem ismertette.

Az előbbi dinamónak főáramkörű gerjesztése van. Ez azt jelenti, hogy az elektromágnes és a kapcsok közt levő fogyasztó (w) egyetlen áramkörbe esnek. Ha több külső fogyasztót kapcsolunk egymás után, akkor az áramkörben levő ellenállás nő, tehát az áramerősség csökken, az elektromágnes gerjesztése gyengébb és így a gép feszültsége alászáll.

Nagyobb megterhelésnél a bekapcsolt lámpák már észrevehetően rosszul égnek. Lehet úgy is eljárni, hogy a kefékről egy-egy vezeték a kapcsokhoz megy (147. ábra), de azonkívül a kefék közt van az elektromágnes vezetéke is. Tehát a két kefénél az áram elágazik, részben az elektromágnesen halad át, részben pedig a fogyasztókhoz megy. Ez a mellékáramú gerjesztés. Az áram erőssége a két ág közt megoszlik, mégpedig a kisebb ellenállású ágban az áram erősebb. Ha a külső fogyasztók ellenállása nő, akkor ebben az ágban az áram gyengül, ellenben az elektromágnes ágában erősödik. Ez sem előnyös, mert a túlfeszültség, amely ilyenkor előáll, veszedelmes. Ezért az elektromágnes vezetékébe szabályozó ellenállást lehet kapcsolni (lásd az ábra felső részén), hogy az áram erőssége ebben az ágban állandó maradjon. Persze ez a szabályozás kényelmetlen.

Ezért a vegyes gerjesztést (compound) használják. Itt az elektromágnes vasmagjára két vezetéket csévélnek (148. ábra), az egyiket főáramú, a másikat mellékáramú gerjesztésre. A külső ellenállás növekedésénél, mint láttuk, az egyik gerjesztés gyengül, a másik erősödik és így a kettővel együtt a tekercsek alkalmas méretezése mellett állandó gerjesztést lehet fenntartani.

Váltóáramú dinamógép.

Említettük, hogy a váltóáram elszállítása a transzformálás miatt sokkal előnyösebb, mint az egyenáramé. Ezért nagyobb áramfejlesztő telepeket ma már csakis váltóáram termelésére rendeznek be, sőt több helyen a régi egyenáramról váltóáramra térnek át.

Az imént leírt dinamók egyenáramot szolgáltatnak. Fontosabbak a váltóáramú dinamók.

Vasgyűrűre (149. ábra, R), amelyet pl. gőzgép A tengely körül forgat, elektromágnesek (N₁ S₁ N2S2, N₃S₃) vannak szerelve. A gyűrű a vasmagokkal közös testet alkot. Külön, kisebb egyenáramú dinamó áramát az elektromágneseken vezetjük át, melyek úgy vannak csévélve, hogy váltakozva északi és déli végek keletkezzenek. Ez az egész forgó rész a rotor. A gép többi, nyugvó része a sztátor. Ebben is van vasgyűrű (R₁), amely egyúttal a gép külső burka. A gyűrűből szintén kiállnak befelé néző vasmagok, melyek tekercseket (a, b, c, d, e, f) hordoznak. A sztátoron annyi tekercs van, ahány mágneses pólus a rotoron. A tekercsek egymás után vannak kapcsolva, a vezeték két vége pedig kapcsokhoz (BB₁) van szorítva. Ha a rotor forog, akkor a sztátor tekercseiben áram indukálódik. Ha az N₁ északi pólus az a tekercstől távolodik és ugyanakkor S₃ déli pólus közeledik hozzá, akkor a tekercsben a nyíllal jelölt áram halad. De mikor S₂ pólus már az a tekerccsel szembe került és távolodik tőle, az indukált áram iránya megfordul. Mialatt a rotor egyszer körülfordul, a sztátorban az áram iránya annyiszor fordul meg, ahány pólus a rotorban van, a mi példánkban hatszor. Ezt a váltóáramot a. BB₁ kapcsokról levehetjük. Egy ide-oda fordulást (váltakozást) periódusnak is nevezünk (lásd 135. ábrát, amely egy periódust ábrázol). Gépünkön tehát egy körül fordulás alatt három periódus keletkezik. Ha a gép hatpólusú, mint a mienk, és a rotor másodpercenként 14-szer fordul meg, akkor a váltóáram 42 periódusú.

A telefon.

Az indukció jelenségének ugyancsak fontos alkalmazása a telefon. Graham Bell szerkesztett először telefont 1876-ban, mely mint kagyló ma is használatban van. Rúd alakú állandó mágnes egyik végén tekercs van (150. ábra, i), a tekercs előtt pedig köralakú vaslemez, az úgynevezett membrán (l), melyet kerületén foglalat tart. Az első kísérletekben mindegyik beszélőnek csak kagylója volt, a két kagyló közös áramkörben volt. Ha az egyik kagylóra rábeszélünk, akkor a vaslemezt rezgésbe hozzuk, ez közeledik és távolodik az állandó mágnestől. A membránnak ez a mozgása a tekercsben olyan áramot indukál, melynek erőssége és iránya a membrán rezgését követi. Az indukált áram a két kagylót összekötő vezetéken át a másik (hallgató) kagyló tekercsébe jut és az előtte levő membránt rezgésbe hozza.

Itt fordítva, a membrán rezgése követi az áram ingadozásait, tehát a hallgató kagyló membránja ugyanolyan rezgést végez, mint az első. A membrán a levegőnek adja át rezgéseit, vagyis a membrán előtt ugyanazokat a hangokat halljuk, mint amilyenekkel mi az első lemezt rezgésbe hoztuk.

De így csak gyenge áramot lehetett indukálni, az érintkezés legfeljebb 10 km-re sikerült. Ma a kagylót csak hallgatásra használjuk, az indukált áramot, mikrofonnal keltjük (151. ábra), mely Hughes-tól ered. Eleinte a mikrofon szénrúd volt (CC’), amelyet lazán két fémtartóba szorítottak. A laza érintkezés a mikrofonra jellemző. Kapcsoljunk áramkörbe galvánelemet (E), mikrofont (B) és telefonkagylót (T). Az egész áramkörben egyenáram halad. Beszéljünk a mikrofonra vagy tegyük melléje zsebóránkat (A). A beszéd vagy ketyegés a mikrofon szélpálcáját rezgésbe hozza és Így a pálca hol szorosabban, hol lazábban érintkezik a foglalattal. Szoros érintkezésnél az áramot jobban vezeti, lazább érintkezésnél pedig kevésbé. Ennélfogva az áram erőssége a beszéd okozta rezgéseknek megfelelően ingadozik. Ez az áram a kagyló tekercsén is áthalad és erősségének megfelelően a membránt jobban vagy kevésbé magához vonzza.

150. ábra. Telefonkagyló.

151. ábra. Mikrofon.

Tehát a membrán is követi a beszéd rezgéseit.

Evvel az egyszerű berendezéssel az egyik fél, akinél a mikrofon van, rábeszél a mikrofonra, a másik pedig a kagylóval az átvitt beszédet hallgatja. A gyakorlatban az érintkezésnek természetesen kölcsönösnek kell lenni, vagyis mindegyik fél beszélni és hallgatni is tudjon. Ennek megvalósítását 152. ábránkon látjuk.

A mai mikrofon (C) grafitszemcsékből vagy apró grafitsörétből áll, mely két fémlap (M₁ és M₂) vagy grafit és fémlap közt van. Az egyik lapra hangtölcsért (T) illesztenek. Ha a tölcsérbe beszélünk, akkor az M₁ lemezt rezgésbe hozzuk, ez pedig nyomásával a szemcsék érintkezését most is szorosabbá vagy lazábbá teszi. Az áramot B telep szolgáltatja. Az ingadozó áram kis transzformátor (telefontranszformátor) primér tekercsén (P) halad át és a szekundér tekercsben (S) áramot indukál. A primér oldalon nagy az áramerősség és kicsi a feszültség. A feltranszformálás után az áramerősség gyenge és a feszültség nagy. A nagyfeszültségű áramot, mint már láttuk, kevesebb veszteséggel lehet elvezetni. Mielőtt az áram a V₁ és V₂ vezetékeken át a másik állomásra jut, még a H₁ és H₂ hallgató kagylókon megy keresztül és így saját beszédünket is hallgathatjuk. A másik állomás persze ugyanilyen berendezésű. Az érkező áram a vezetékeken át a hallgatóba jut és ennek membránját rezgésbe hozza.

IV. A REZGÉSEK.

Hullámok keletkezése.

Figyeljük a nyugvó víz felszínét, mikor esőcsepp hull bele. A csepp megzavarja a víz egyensúlyát és a zavar a beesés helyétől minden irányban elterjed. A csepp körül a víz felülete hullámalakot vesz fel és ez az alak egyre messzebb terjed. A beesés helye körül gyűrűalakú hullámok fejlődnek. Tegyünk fadarabot a vízre, akkor az fel-alá rezeg, de nem távozik arra, amerre a hullámzás terjed. A lehulló csepp meglöki a víz részecskéit, a lökést a vízrészecskék a szomszédosoknak adják át. Így egyre távolabb eső vízrészek kezdenek rezegni. Minden részecske csak fel-alá mozog, oldalt nem távolodik, csak a zavar terjed el. Az egyes vízrészek annál később kezdik a rezgést, mennél messzebb vannak a kiinduló ponttól. Így jön létre a hullámalak. Mikor hajó megy a vízen, ez is megzavarja az egyensúlyt, a zavar most is elterjed és a víz felületén hullám halad. Messziről az a benyomásunk, mintha a víz felénk jönne. De ez csak látszat, a vízen úszó fadarab most is azt mutatja, hogy a vízrészek csupán fel-alá rezegnek, és csak a sima vízfelületnek alakváltozása, a hullámzás terjed tovább. Szobánkban is könnyen utánozhatjuk ezt a hullámzást. Fonalnak egyik végét kössük ajtónk kilincséhez és a fonalat a szoba hosszában egyik kezünkkel lazán feszítsük ki. Másik kezünknek ujjával üssünk rá a fonal mellettünk levő végére. Evvel a fonal részecskéjét rezgésbe hoztuk. Ez a rezgés átterjed a szomszédos részre, innen tovább, az ütés okozta zavar a fonál mentén elterjed, az előbb egyenes fonal hullámalakot vesz fel.

Az ilyen hullám (153. ábra, A) két részből áll, hullámhegyből (h) és hullámvölgyből (v). Mialatt az első részecske (a) egy fel-alá rezgést befejezett, azalatt a hullámmozgás a közegben b pontig terjedt.

Ezt a távolságot (ab) hullámhossznak nevezzük. Mikor az a pont még egy teljes rezgést befejezett, a hullám a közegben még egy hullámhosszal tovább, c pontig terjedt stb.

Ha a levegőben keltünk hullámokat, akkor a levegőnek minden molekulája nyugalmi helyzete körül ide-oda mozog, itt is minden következő molekula később és később kezd rezegni. De ez a hullám más természetű, mint az eddigiek voltak. Előbbi példánkban (153. ábra, A) a hullámmozgás az l egyenes mentén terjedt el. Ez az egyenes a víz színe lehet, vagy másik kísérletünkben a kifeszített fonal.

153. ábra. Tranzverzális (A) és longitudinális (B, C) hullám.

Az egyes részecskék az elterjedés irányára merőlegesen (pl. fel-alá rezegnek. Az ilyen hullámot tranzverzálisnak nevezzük. Ha a levegő egy részecskéjét rezgésbe hozzuk, akkor a rezgés most is elterjed minden irányban. Jelöljünk ki tetszés szerinti irányt, amely a megzavart helyből indul ki. Szemeljünk ki ezen az egyenesen egy levegőmolekulát. Ez olyan rezgést végez, amely a mi egyenesünkbe esik. Az ilyen hullámmozgást longitudinálisnak nevezzük.

Mi történik a levegőben, mikor benne longitudinális hullám halad? Mikor még a levegő nyugalomban van, mindenütt egyforma a sűrűsége, a részecskék egyenletesen oszlanak el (153. ábra, B). A hullámban az egyenletes eloszlás megbomlik (C), lesznek helyek, ahol a levegő összesűrűsödik (1, 3, 5, 7), másutt éppen megritkul (2, 4, 6). A váltakozva egymás után következő sűrűsödések és ritkulások éppen úgy jellemzők a longitudinális hullámokra, mint a hullámhegy és völgy a transzverzális hullámokra. Két szomszédos sűrűsödés (1 és 3) egymástól egy hullámhossznyira van, éppen így két szomszédos ritkulás (2 és 4).

A sűrűsödés és a legközelebbi ritkulás (1 és 2) közt pedig fél hullámhossz van. A sűrűsödések és ritkulások helyei végigfutnak a levegőn, mintha a C egyenest saját irányában gyorsan eltolnánk.

Minden hangforrás, ha megszólaltatjuk, rezgésben van. Hangvillát szólaltassunk meg, azután pedig egyik szára mellé állítsunk ingát, melyen bodzabélgolyó függ (154. ábra). A hangvilla meglöki a hozzáérő bodzabélgolyót. Látjuk tehát, hogy hangérzet úgy keletkezik bennünk, hogy egy testet, a hangforrást rezgésbe hozzuk, a rezgések a környező közegben hullámokat keltenek, amelyeket fülünk a dobhártyát érő lökések útján felfog. A közeg, melyben a hullámok terjednek, legtöbbnyire levegő, de lehet akármilyen más anyag (víz, asztallap, stb.). Tegyük óránkat hosszú asztal egyik végére és álljunk az asztal másik végéhez. A ketyegést esetleg nem is halljuk. De ha fülünket az asztalhoz tartjuk, akkor a ketyegést meghalljuk. A rezgések most az asztalon át jutottak hozzánk.

154. ábra. A rezgő hangvilla meglöki az ingát.

Közeg nélkül hanghullám nem juthat el fülünkhöz. Tegyük óránkat vagy elektromos csengőt a légszívó burája alá. Amint a levegőt kiszívjuk, a hangot egyre gyengébben halljuk. Evvel függ össze az a tapasztalat is, hogy magas hegyeken, ahol a levegő ritkul, a hang gyengébb.

A földrengések.

A szilárd anyagban fellépő hullámoknak hatalmas és sokszor megrendítő példáját a földrengésekben látjuk. Így nevezzük azokat a lökéseket, amelyeket a Föld kérge a belső, folyékony magban végbemenő folyamatoktól kap. Általában minden lökést, amelyet a Föld felületén megérzünk, földrengésnek szoktak minősíteni, de ez tévedés. A Föld kérge ugyanis sok helyen változik, a tömeg eloszlásában csuszamlások állnak elő.

Ilyen eredetű volt az utolsó kecskeméti földrengés is. Azonkívül egyes helyeken, mint pl. Nyugat-Ázsiában a talaj most is gyűrődik, ami szintén a földkéreg ingadozását okozza. Ehhez járulnak a kéreg időszakos ingadozásai, amelyet a víz járása okoz árapálynál, továbbá a talaj kiterjedése a felmelegedés folytán a Nap felé eső oldalon stb.

Tudjuk, hogy a talaj hőmérséklete lefelé emelkedik. Így eljutunk olyan hőmérsékletre, amelyen a kőzetek megolvadnak. A Föld felszínén ez 1200°-on áll be, de mélyebben a nagyobb nyomás miatt az olvadás hőfoka valamivel nagyobb. 36 km mélyen a kéreg folyós állapotban van. Ez a magma. Láttuk, hogy a hegyek a talajban folytatódnak. Ezek az óriási kidudorodások a magmán úsznak. Sőt a Eöld egész szilárd kérge is a belső folyékony anyagon úszik. Evvel a felfogással jól egyezik az a megfigyelés, hogy a nagy rengések fészkét 36 km mélységben találták.

155. ábra. A szeizmográf eredeti alakja.

A földrengéstan (szeizmológia) nem régi tudomány. Mallet (1857) vetette fel azt a gondolatot, hogy a rengések megfigyeléséből a Föld belsejére lehet következtetni. Az első, aki valóban a rengéseket rendszeresen kezdte figyelni, Rebeur-Paschwitz, német fizikus volt a múlt század nyolcvanas éveiben. Ingamegfigyeléseket végzett és közben ingáján hullámszerű zavarokat észlelt. Hosszas keresés után az okát is megtalálta, a zavarokat távoli földrengések okozták. Ekkor nyilvánvaló lett, hogy a rengéseket az egész Földön lehet észlelni. A rengések tehát a Föld belsejében elterjednek. A rendszeres megfigyelések az elterjedés módját is elárulták.

A földrengések észlelésére ma is ingákat használnak, melyek erre a célra különleges alakot kaptak. Eleinte nehéz ingákat használtak (155. ábra), amelyek kettős fonalra voltak (A és B pontokban) függesztve. A tömegről mutató nyúlt lefelé, amely kormozott lapra ér. A lapot külön óramű a tű alatt eltolja. Ha az inga nyugalomban van, akkor a tű egyenes vonalat rajzol a papírra.

157. ábra. Vízszintes inga.

Ha azonban rengés érkezik, akkor a nagy tömeg a tehetetlenség folytán helyén marad, a papír a talajjal együtt elmozdul és a tű a rengést a papíron felírja. Csakhogy a rengés

hosszabb ideig tart, az inga pedig csak az első lökéseknél tartja meg helyét, utóbb a felfüggesztés is rezeg, tehát az inga saját rezgésének és a Eöld rezgésének eredőjét írja le, ez pedig igen bonyolult. Úgy segítettek a bajon, hogy az ingának nagy csillapodást adtak és így saját mozgása elmarad. A csillapodást avval érték el, hogy az ingához lapátot erősítettek, mely levegőben mozgott vagy vízbe merült. Az inga érzékenysége a rengésekkel szemben ezáltal nem csökkent. Az inga a rengés okozta lökés után saját rezgés nélkül visszatér eredeti helyzetébe. Célszerűbb lapát helyett az ingára dugattyút szerelni, amely zárt hengerbe tódul, maga előtt sűríti a levegőt, míg az összenyomott levegő a szerkezetet visszalöki. A tű súrlódik a kormozott lapon, ezért a rengés finom részletei a rajzon elmaradnak. Ezt a hátrányt W i e c h e r t megfordított ingával kerülte el (156. ábra), melynek forgáspontja (A) alul van. Tömege (M) igen nagy, a budapesti ingáé 1000 kg. Az ingát rúgópár tartja egyensúlyban.

A legérzékenyebb a vízszintes inga, melynek végén megtámasztott karja (157. ábra, r) vízszintes és súllyal ,(M) van megterhelve. A kart drót (d) tartja vízszintes helyzetben. Ez az inga minden vízszintes irányú lökést megérez.

158. ábra. Az órehegységi földrengésraj néhány szeizmogrammja.

Az a rajz, amelyet ez az inga leír, még nagyon bonyolult. Egyszerűbb és könnyebben elemezhető a rajz, ha két ingánk van, melyek közül az egyik csak észak-déli, a másik csak kelet-nyugati irányban lenghet. Ha a két inga kilengését összetesszük, akkor a lökés irányát a vízszintes síkban nyerjük. De a lökés nem ilyen irányban érkezik, ez csak egyik összetevője. A függőleges inga rúgón függő nagy tömeg, mely függőleges irányú lökésnél fel-alá leng. A lökés valóságos irányát és nagyságát úgy kapjuk, hogy a vízszintes és függőleges kilengéseket ismét összetesszük.

Az a görbe, melyet a tű felír, a szeizmogramm. 158. ábránk az érchegységi földrengésraj néhány, különböző erősségű rengésének szeizmogrammja. Mindegyik rajzón három fázist látunk, melyeknek keletkezését meg tudjuk magyarázni. Ha szilárd testet megütünk, kétféle hullám keletkezik benne, longitudinális és transzverzális hullám. Az első gyorsabban terjed, mint a második. Azonkívül a Föld felületén felületi hullám keletkezik, mint a vízen, ha követ dobunk bele. A felületi hullám abból a pontból indul ki, ahol a lökés a Föld felületére ér. A longitudinális hullám majdnem azon az egyenesen mozog, amely a fészket az észlelés helyével összeköti. A transzverzális hullám először a fészekből a Föld belseje felé tart, azután, újra feljön. Az első hullám sebessége mp-enként 11,2 km, a másiké 6,5 km. Avatott szem meglátja a görbén, hogy tengeri vagy szárazföldi rengéstől ered-e. A szeizmogramm három fázisa a háromféle hullámtól ered. Ezek a fázisok egymásba átmennek. A szeizmogrammon időjel is van, melyet óramű percenként a papírra nyom. A különböző hullámok érkezésének időközét leolvashatjuk, minthogy pedig a hullámok terjedésének sebességét ismerjük, a képből a fészek távolságát meg lehet állapítani.

A hang terjedésének sebessége.

Mindenki tudja, hogy a villámlást bizonyos idő múlva mennydörgés követi. A fény és a hang az elektromos szikra kísérő jelenségei, egyszerre indulnak és a hang csak azért jön később, mert a fényhez képest lassan terjed. Hosszú katonasor dobszóra, régi tapasztalat szerint nem tud együtt lépni, mert a messzebb levő katona a hangot később hallja. Pontosabban is megmérték, mekkora utat tesz meg a hanghullám a levegőben másodpercenként. Az első pontos méréseket a párizsi akadémia néhány tagja végezte az akadémia megbízásából 1738-ban. Két helyen, melynek távolságát előzetesen meghatározták, ágyúkat állítottak fel. Az egyik helyen az ágyút elsütötték, a másik helyen pedig figyelték azt az időt, amely a villanás és az ágyúhang megérkezése közt eltelik.

A fény oly gyorsan terjed, hogy terjedésének idejét el lehet hanyagolni. A fény és hang közt eltelt idő tehát a hang terjedésére kell. Minthogy a távolság ismeretes, ki lehet számítani az 1 mp alatt megtett utat. A kísérleteket éjjel hajtották végre, az állomások a párisi csillagvizsgáló, a Montmartre, Fontenay-au-Rosses és Monthlery voltak. A megfigyelések azt mutatták, hogy szél irányában a hang gyorsabban terjed, mint szemben. Ezért a terjedést mindkét irányban megmérték, a középérték szélcsendben adja a sebességet.

Hosszabb időn át végzett sok megfigyelésből az is kiderült, hogy a hang terjedésének sebessége a légnyomástól független, ellenben a hőmérséklet emelkedésével a sebessség növekszik. Azt találták, hogy 0°-ú, száraz és csendes levegőben a hang terjedésének sebessége másodpercenként 332 m. 1832-ben ezeket a megfigyeléseket megismételték és 332,7 m-t találtak. Mai ismereteink szerint pontosabb mérések alapján ez a sebesség 331,7 m, 16°-os levegőben pedig már 340 m.

Szilárd és folyékony anyagokban a hang gyorsabban terjed. Vízben Colladon és Sturm határozták meg a terjedés sebességét (1827). A genfi tavon két hajón voltak a megfigyelők. Az egyik hajón vízbemerített harangot megszólaltattak és ugyanakkor fent villanást keltettek. A másik hajóról hangtölcsér nyúlt a vízbe, melynek felső végén a megérkező hangot figyelték. Így kiderült, hogy a hang a vízben másodpercenként 1435 m sebességgel terjed.

A visszhang.

Ha sziklafaltól nagyobb távolságban pisztolyt elsütünk, bizonyos idő múlva újra halljuk a hangot. Ez a visszhang. A hanghullámok a sziklafalról visszafordulnak és mire újra hozzánk érnek, visszhang keletkezik. Úgy szoktuk mondani, hogy a hanghullámok a sziklafalon visszaverődnek. Hegyoldalakon, épületeken, erdők szélén a hang ugyancsak visszaverődik.

Fülünknek az a tulajdonsága van, hogy két hangot akkor hall külön, ha köztük legalább 1/10 mp időköz van. Különben a két hang összefolyik. 1/10 mp alatt a hang 34 m-nyire terjed.

Ha tehát a fal legalább 17 m-nyire van tőlünk, akkor a hangnak legalább 1/10 mp kell, míg az utat ide-oda megteszi és így a visszaérkező hangot külön halljuk mint visszhangot. Ha ellenben a visszaverő fal közelebb van hozzánk, akkor a visszatérő hang az eredetivel egybeolvad, megnyújtja. Ez az utóhang, amely a beszéd megértését nagy mértékben zavarhatja, a zene élvezését lehetetlenné teszi. A híres esztergomi bazilikában a szónokot az erős utóhang miatt csak azok értik meg, akik a szószék körül csoportosulnak. Előadó termekben, színházakban az utóhangot úgy kerülik el, hogy a szabályos visszaverődést függönyökkel és a falak sokféle kiszögelléseivel (erkélyek) meggátolják. Maga a hallgatóság is akadályozza az utóhang kialakulását. Tyndall említi a következő érdekes esetet. A cambridgei egyetem tanácstermében előadást akart tartani és kipróbálta hangjának erősségét. Nagy megdöbbenésére a beszédből semmi sem hallatszott. Mikor a közönség megjelent, az előadást jól lehetett hallani.

Ha körülöttünk több visszaverő fal van különböző távolságban, akkor többszörös visszhangot hallunk, vagyis elsütött pisztolyunk hangja többször megismétlődik. A falak mindegyikén ugyanis visszaverődés áll elő és így mindegyik falról egy-egy visszhangot hallunk. Azonkívül az egyik falról visszavert hang a másik falhoz is eljut, innen újra visszaverődik és növeli a hangok számát.

Más szempontból egy- vagy többszótagú visszhangot ismerünk. Ha a fal 17 m-nyire van tőlünk, akkor beszédünknek csak utolsó szótagját halljuk külön, az előtte levő szótagok visszhangja még beszédünkbe olvad. Ez az egyszótagú visszhang. Ha a fal 2 x 17, vagyis 34 m-nyire van, akkor az utolsó két kimondott szótag visszhangja hallatszik külön a beszéd befejezte után, tehát a visszhang kétszótagú. Általában a visszhang annyi szótagú, ahányszor 17 m-nyire van a visszaverő fal tőlünk.

A hang visszaverődésének más példáit is látjuk a természetben. A mennydörgés sokszor hosszasan elnyúlik. Ennek részben az az oka, hogy a villám nagyon hosszú, a hang különböző távolságokból jön hozzánk. De még inkább az, hogy a hang a felhőkön visszaverődik, tehát nemcsak a közvetlen hangot halljuk, hanem a felhőkön visszaverődött hangot is, amely utóhangként az előbbit megnyújtja.

A fény egyenes terjedése és visszaverődése.

A visszaverődés jelenségét fénnyel is elő lehet állítani. Még emlékezhetünk rá, hogy gyerekkorunkban a napfényt a kezünkben tartott kis tükörre ejtettük és a tükröt úgy állítottuk be, hogy a róla visszavert fény valakinek szemébe essék.

159. ábra. Sötét kamra.

Mielőtt ezt a visszaverődést pontosabban elemezzük, a fénynek egy alapvető tulajdonságával, az egyenes irányú terjedéssel kell megismerkednünk, melyet már az ókorban ismertek.

A világító forrásból (gyertya, lámpa vagy akármilyen másik izzó test) minden irányban indul fény. Ha a lámpa és szemünk közé átlátszatlan lapot tartunk, a fény nem kerüli meg a lapot, legalább amennyire ezt ilyen egyszerűen meg lehet ítélni. A fény csak úgy jut szemünkbe, ha a fényforrástól szemünkig haladó egyenes irányban nincs átlátszatlan test. Ezt egyszerűen a sötét kamrával (159. ábra) mutathatjuk meg. Vegyük le szivardoboz tetejét és helyette ragasszunk fel fehér papírlapot. A szemben levő lapon vékony szeggel kis nyílást fúrunk és máris kész a sötét kamra. Ha a nyílás előtt fa van, ennek fénye áthatol a nyíláson és a szemben levő papírlapon a fának fordított képét nyerjük. Ha a nyílás elé ismét égő gyertyát tartunk, akkor ennek fordított képe jelenik meg a lapon. Ha a nyílás kicsi, akkor a kép elég éles ugyan, de gyenge fényű, mert a kis nyílás kevés fényt enged át.

Ha a nyílást nagyobbra készítjük, akkor a kép erősebb fényű ugyan, de elmosódott, mert a nyílás a tárgynak minden pontjáról fénynyalábot enged át és ez a lapon fényfoltot létesít. A kép mindig akkor elmosódott, ha a tárgy egy-egy pontjának a képben nem pont, hanem kisebb-nagyobb fényfolt felel meg.

Minden árnyéknak alakja és nagysága szintén a fény egyenes irányú terjedését mutatja. Az árnyék széle ugyanis mindenütt abba az egyenesbe esik, amely a fényforrást a sötét, árnyékot vető test szélével köti össze.

Most pedig térjünk át a fény visszaverődésének vizsgálatára. Ha érdes felületre fény esik, akkor a fény a felületről szétszóródik, minden irányban halad.

160. ábra. A fény visszaverődése.

Ilyen szétszórt (diffúz) fény jut a környező tárgyakról szemünkbe. Egészen mást látunk, ha a fény csiszolt felületre, tükörre esik. Innen a fény meghatározott irányban tér vissza a közegbe, visszaverődik. Bocsássuk be a napfényt vékony nyíláson szobánkba. Ha ezt nem tehetjük, akkor lámpa fényének útjába állítsunk diafragmát (160. ábra, D), hogy a fényből csak keskeny nyaláb mehessen át. A fény az asztalunkon levő sík tükörlapra (T) esik és erről a nyíl irányában visszaverődik. A tükörre állítsunk még szögmérőt úgy, hogy a beeső és visszavert sugár a szögmérő mellett haladjon. Olvassuk le azt a szöget, amelyet a beeső sugár a tükörre állított merőlegessel bezár és azt, amely a merőleges és a visszavert sugár közt van. Ezeket a szögeket a beesés és visszaverődés szögének nevezzük (161. ábra, i és r). Meggyőződhetünk róla, hogy akármilyen irányban esik a fény a tükörre, a beesés és visszaverődés szöge egyenlő (i = r).

Ha a fény fordítva d irányban esik be, akkor f irányban verődik vissza. Úgy mondjuk, hogy a fénysugár útja a visszaverődésnél megfordítható.

Ezek voltak az ókor optikai ismeretei, ezen túl csak a XVII. század végén jutottak.

A síktükör.

Minden tükör a fény visszaverődésén alapszik. A sokféle tükör közül a legegyszerűbbel akarunk kísérletezni, a síktükörrel, amely minden házban található,

Ha síktükörbe nézünk, képünket a tükör mögött látjuk. Más szóval szemünk úgy látja, mintha a tükör mögül, a kép helyéről fény jutna hozzá.

Valóban ez persze nincs így, a tükör mögül semmiféle fény nem jöhet. De akkor mi kelti ezt a látszatot?

A felelet egyszerű. A tükör előtt levő fényforrásból (162. ábra, L) minden irányban sugarak esnek a tükörre és innen visszaverődnek.

Ez a visszavert nyaláb jut a szemünkbe. Szemünknek az a nevezetes sajátsága van, hogy a hozzáérkező fénysugarat egyenes irányban kifelé veti. Tehát szemünk az LAB irányban hozzáérkező sugarat nem követi ebben az irányban visszafelé, hanem a BA irányt egyenesen meghosszabbítja. Ezt teszi a többi sugárral is. Szemünk ennélfogva a széttartó nyalábot úgy fogja fel, mintha L' pontból jönne. Ez a tükör mögött levő pont, melyből látszólag fénynyaláb indul ki, az L pont képe. Az ilyen képet, melyből csak látszólag jön szemünkbe sugárnyaláb, képzetesnek (virtuális) nevezzük.

Ha a tükör előtt nem egyetlen pont van, hanem kiterjedt tárgy, akkor a tárgy minden pontjára érvényes az, amit előbb láttunk. A tükör mögött a tárgynak egyenes képét látjuk, amely ugyanakkora, mint a kép. A síktükör, mint tapasztalatból tudjuk, sem nem nagyít, sem nem kicsinyít. Könnyen meggyőződhetünk róla, hogy a kép ugyanolyan messze van a tükör mögött, mint a tárgy a tükör előtt.

Állítsunk üveglapot, mely most mint tükör működik, függőlegesen (163. ábra), alája pedig a tükörre merőleges irányban helyezzünk cm-osztályzatú vonalzót.

163. ábra. A kép helye a síktükörben.

A tükör elé tegyünk égő gyertyát, mögéje pedig a tükörtől ugyanakkora távolságban vízzel telt poharat. A gyertya képét a pohárban látjuk.

Tehát összefoglalóan azt mondhatjuk, hogy a síktükörben egyenes, képzetes, természetes nagyságú kép keletkezik a tükör mögött akkora távolságban, amennyire a tárgy a tükör előtt van.

A hang és fény törése.

Mindenki jól ismeri azokat a színes gömböket, amelyeket az utcákon mint játékléggömböt árulnak. Ilyen nagyobbfajta gömböt töltsünk meg szénsavval. Ezt legkönnyebben úgy tehetjük, hogy a gömb nyílását szikvizes palack szájával kötjük össze, a palackot fejével lefelé fordítjuk és kinyitjuk.  A szénsavval telt gömb nehezebb a levegőnél, tehát fel lehet függeszteni (164. ábra). Közvetlenül a gömb mögé helyezzük óránkat.

164. ábra. A hang törése.

A gömb mögött kis hangtölcsérünkkel (t) megkereshetjük azt a helyet, amelyben a ketyegés különösen jól hallatszik. A gömb az órából kiinduló hangsugarakat eredeti irányukból eltéríti, más szóval megtöri és a másik oldalon összegyűjti. Még mielőtt a lencséket közelebbről megismertük, bizonyára sokan észreveszik, hogy gömbünk a hangra nézve mint gyűjtőlencse szerepel.

Sokkal feltűnőbb a törés a fény körében.

Tartsunk egyenes pálcát vízbe (165. ábra), akkor úgy látjuk, mintha a pálca a vízben megtörnék. Ugyanis a pálca alsó, szaggatottan rajzolt részéről jövő fény, mikor a vízből a levegőbe lép, nem folytatja eddigi irányát, hanem megtörik. Szemünk most sem követi lefelé a sugarat abban a megtört egyenesben, amelyen jött, hanem egyenes irányban kiveti úgy, mint rajzunkon látjuk.

Általában, ha a fény új közegbe ér, irányát megváltoztatja, megtörik. Állítsunk képzeletben merőlegest a határ felületre abban a pontban, ahol a fény ráesik (166. ábra, p).  A beeső fénysugár (l) és a merőleges közt levő szög (i) a beesés szöge, a megtört sugár (s) pedig a merőlegessel a törés szögét (r) zárja be. Ha a fény levegőből vízbe vagy üvegbe halad, akkor a megtört sugár közelebb van a merőlegeshez, mint a beeső sugár (a törésszög kisebb, mint a beesésszög). Ezt úgy mondjuk, hogy a fény a merőlegeshez törik.

Fordítva pedig, ha a fény vízből levegőbe megy, akkor a megtört sugár a merőlegestől messzebb esik, a fény a merőlegestől eltörik (lásd a 165. ábrán).

166. ábra. A fénytörés.

167. ábra. Fénytörés az optikai hasábban.

Azt a közeget, amelyben a fény a merőlegeshez törik, optikailag sűrűbbnek mondjuk, így az előbbiek szerint a víz, üveg stb. optikailag sűrűbb, mint a víz. Rendesen a sűrűbb anyag optikai tekintetben is sűrűbb, de nem kivétel nélkül. Így az alkohol sűrűsége több mint hatszázszorosa a levegő sűrűségének, de optikailag a levegő a sűrűbb.

Csak egy esetben hatol be a fény irányváltozás, tehát törés nélkül a másik anyagba, ha t. i. merőlegesen esik a sugár a határlapra. Az a sugár, amely p irányban érkezik levegőből a vízhez, a vízben is p irányban halad tovább.

Az a fénysugár, amely l irányban esik a vízre (166. ábra), mint láttuk, a vízben megtörve s irányban folytatja útját. Ha fordítva a vízből s irányban jön fény a határfelülethez, akkor a levegőben a merőlegestől eltörve l irányban halad. Tehát a fénysugár útja a törésnél is megfordítható.

Fénytörésre nagyon gyakran használjuk az optikai hasábot (167. ábra). Ez átlátszó anyagból, legtöbbnyire üvegből készült háromoldalú hasáb.

Ha a fény a nyíl irányában a hasáb egyik lapjára esik, az üvegben nem a szaggatottan rajzolt eredeti irányban B felé folytatja útját, hanem megtörik. Mikor a fény a hasábnak szemben levő lapjához ér, a levegőben ismét megtörve megy tovább M irányban. Az a szög, amelyet a belépő sugárnak B felé haladó iránya a hasábból kilépő sugár irányával bezár, az eltérítés (a rajzon szaggatott ívvel jelölve). A hasábnak az a két oldala, amelyen át a fény belép és kilép, a hasáb törőszögét (p) zárja be.

A teljes visszaverődés.

Bocsássunk fényt optikailag sűrűbb közegből, pl. vízből vagy üvegből levegő felé és válasszuk a beesés szögét először kicsire. AC a határfelület az alsó víz és a felső levegő közt. M a beesési merőleges (168. ábra). Amíg a beeső sugár B' térrészben van, addig a levegőben a sugár a B térben halad.

168. ábra. A teljes visszaverődés.

Változtassuk a beeső sugár irányát úgy, hogy a beesés szöge növekedjék, akkor a törés szöge is nagyobb lesz. A folytonos vonallal rajzolt sugár a levegőbe A felé halad, tehát éppen súrolja a határfelületet. Az a szög, amelyet ez a sugár a merőlegessel bezár, a határszög. Vízben a határszög 48° 35'. Az a fénysugár (B"), amely még nagyobb szög alatt esik be, nem léphet ki a levegőbe, mert a neki megfelelő törésszög 90°-nál nagyobb lenne, ez pedig lehetetlen. A fénysugár a víz felületén visszaverődik és tovább is vízben halad. Ez a teljes visszaverődés (totális reflexió). Tehát ahhoz, hogy teljes visszaverődés keletkezzék, a fénynek sűrűbb közegből ritkábba kell haladnia és a határszögnél nagyobb szög alatt kell beesnie. Magát a jelenséget könnyű szerrel előállíthatjuk. Állítsunk kissé magasan pohár vizet és valamivel lejjebb gyertyát (168a. ábra).

Magunk a másik oldalra állunk és szemünket a gyertyával egy magasságban tartjuk. Esetleg nyílással ellátott lapot is teszünk közbe. A gyertya fölött a gyertyának fordított képét látjuk. A fény a vízbe behatol, a víz felületén teljesen visszaverődik, majd a vízből a levegőbe ér, szemünk pedig a hozzájutó sugarat visszafelé egyenes irányban meghosszabbítja.

Optikai eszközökben, ha a fény irányát meg akarják változtatni, nem tükröt tesznek a sugarak útjába, mert ez a visszaverődés egyúttal a fény gyengülését is okozza, hanem a teljes visszaverődést használják fel. A fény derékszögű hasáb egyik lapjára merőlegesen esik (168b. ábra, baloldal), törés nélkül az átfogó lapra ér, innen teljesen visszaverődik és a másik befogó lapon át távozik. Ez a teljesen visszaverő hasáb úgy működik, mint az átfogó lap helyén levő tükör. Sokszor ezt a hasábot a fény útjának visszafordítására használják (168b. ábra, jobbold.). A fény az átfogó lapon át az egyik befogóra esik, innen teljesen visszaverődve a másik befogóra ér, ahonnan újabb teljes visszaverődés után visszafelé halad.

A lencsék.

A leggyakrabban használt fénytörőszerkezetek a lencsék, átlátszó anyagból, rendesen üvegből készült, sík és gömbfelületekkel határolt testek. Működésük alapján két nagy csoportot különböztethetünk meg, a domború (konvex) lencséket (169. ábra, 1—3 baloldalt) és a homorú (konkáv) lencséket (1—3 jobboldalt ). A domború lencse vagy bikonvex (1), ha két gömbfelület határolja, vagy plankonvex (2), ha sík és gömbfelület zárja be, végül konkávkonvex (3), melynek homorú és domború határlapja van. Hasonlóképpen a homorú lencse is lehet bikonkáv (1), plankonkáv (2) és konvexkonkáv (3).

169. ábra. A domború és homorú lencsék.

A gömbfelületek középpontját görbületi középpontoknak nevezzük, a rajtuk átmenő egyenes a lencse főtengelye. A lencse testének középpontja (170. ábra, O) az optikai középpont.

Bocsássunk a domború és homorú lencsére a főtengellyel párhuzamos sugárnyalábot, más szóval ejtsünk napfényt a lencsére főtengelyével párhuzamosan (170. ábra)

170. A domború és homorú lencse gyújtópontja.

A domború lenese összegyűjti a sugarakat. A lencse által megtört sugarak a másik oldalon egy ponton mennek át, a gyújtóponton (F). Ezért hívjuk a domború lencséket gyűjtőlencséknek. A gyújtópont távolsága a lencsétől (OF) a gyújtótávolság.

A homorú lencse ellenben szétszórja a párhuzamos nyalábot. A sugarak a lencsében végbemenő törés után széttartók lesznek, de úgy haladnak, mintha egy közös pontból (F) indulnának ki, a homorú lencse képzetes gyújtópontjából. Tehát a homorú lencsék szórólencsék.

Minthogy a sugarak útja a törésnél is megfordítható, azért a gyújtópontból kiinduló sugarak a lencsében előálló törés után a főtengellyel párhuzamosak.

171. ábra. A valós kép keletkezése domború lencsében.

Csak a nyilak irányát kell előbbi ábránkon megfordítani. Tárgy gyanánt most gyertyát használunk, melyet a gyújtópontból kiindulva a domború lencsétől távolítunk. A fényforrásból (171. ábra, A) lencsére vetődő sugarak a másik oldalon ismét egy pontban (A’) egyesülnek.

172. ábra. Gyertyának valós, fordított képe.

Itt van a fényforrás képe, amelyet ernyőn felfoghatunk, mert ezen a ponton valóban áthatolnak sugarak. Ha ide állítunk ernyőt, a gyertyának fordított, valós képét foghatjuk fel (172. ábra). F a lencse gyújtópontja.

Amíg nem sokkal vagyunk túl a gyújtóponton, addig a lencse másik oldalán nagy távolságban erősen nagyított képet kapunk. Távolítsuk gyertyánkat a lencsétől, akkor a valós, fordított kép a másik oldalon a lencse felé közeledik, még nagyított marad ugyan, de mindig kevésbé.  Találhatunk olyan helyzetet, melyben a gyertya és valós képe egyenlő távol vannak a lencsétől a két oldalon, nagyságra is egyenlők. Ilyenkor a tárgy és a kép a kétszeres gyújtótávolságban vannak.

173. ábra. Képzetes kép a domború lencsében.

Ha a gyertyát még továbbvisszük, a kép a másik oldalon tovább közeledik a lencséhez, de már kicsinyített, még pedig annál kisebb és annál közelebb a gyújtóponthoz, mennél messzebb van a gyertya.

Térjünk vissza a gyertyával és állítsuk a gyújtóponton belül (173. ábra, T). A lencsén áthaladó sugarak most már nem egy pont felé tartanak, hanem ellenkezőleg széttartó nyaláb keletkezik, melyet szemünk úgy lát, mintha egy pontból jönne, a kép (K) helyéről. Ez a kép, mint látjuk, képzetes, egyenes állású és mindig nagyított, a lencsének ugyanazon az oldalán van, mint a tárgy. Ez a lencse az egyszerű nagyító (lupa). Ha tehát a lencsét mint nagyítót akarjuk használni, pl. apró betűket akarunk nagyítani, akkor a szövegnek olyan közel kell a lencséhez lenni, hogy a gyújtóponton belül legyen.

Tehát a domború lencse akkor létesít valós képet, ha a tárgy a gyújtóponton kívül van. A gyújtóponton belül levő tárgynak képzetes képe van. A valós kép a lencse másik oldalára esik, mindig fordított. Nagyított akkor, ha a tárgy a kétszeres gyújtótávolságon belül, van, ellenben kicsinyített, ha a tárgy e távolságon kívül van. A képzetes kép nagyított és egyenes.

A szórólencse minden ráeső sugárnyalábot szétszór úgy,, mint a domború lencse a legutóbb tárgyalt esetben. Ezért a homorú lencsében csak képzetes kép jön létre, de ez mindig kicsinyített.