Линза. Фокусное расстояние линзы

Прозрачное для света тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями (одна из которых может быть плоской), называется оптической линзой.

Собирающие линзы — это линзы, преобразующие пучок параллельных лучей в сходящийся. Выпуклые линзы, изготовленные из вещества с оптической плотностью большей, чем у среды, в которой находится линза, являются собирающими: двояковыпуклая (1); плоско-выпуклая (2); выпукло-вогнутая (3).

двояковыпуклая (1); плоско-выпуклая (2); выпукло-вогнутая (3)

R1 и R2 — радиусы кривизны поверхностей.

вогнуто-выпуклая (4), двояковогнутая (5), плоско-вогнутая (6).

Главные фокусы и фокусное расстояние линзы

Точка F на главной оптической оси, в которой пересекаются после преломления лучи 1 и 2, падающие на линзу параллельно этой оптической оси, называется главным фокусом.

Побочный фокус F’— это точка на фокальной плоскости, в которой собираются лучи 3 и 4, падающие на линзу параллельно побочной оптической оси (OF’).

Расстояние между линзой и главным фокусом (OF) называется фокусным расстоянием F. Для собирающей линзы F > 0, для рассеивающей — F < 0.

Величину, обратную фокусному расстоянию линзы, называют оптической силой линзы D: D = 1/F.

Единица измерения оптической силы линзы в СИ—диоптрия: 1 дптр=1 м^(-1). Оптическая сила собирающей линзы положительна, а рассеивающей — отрицательна. Расстояние от линзы до предмета D, расстояние от линзы до изображения предмета f и оптическая сила связаны между собой формулой тонкой линзы: D = 1/d + 1/f.

Линейное увеличение Г характеризует отношение высоты изображения Н к высоте предмета h: Г = H/h =|f/d|

Используя подобие треугольников, можно показать, что линейное увеличение равно модулю отношения расстояния от линзы до изображения к расстоянию от линзы до предмета.

Правила построения изображений в тонкой линзе

1. Изображение точки получается в месте пересечения не менее чем двух лучей (продолжений не менее двух лучей).
2. Наиболее удобны три луча, построение которых оказывается наиболее простым:

— луч, идущий через оптический центр линзы без преломления;

— луч, параллельный главной оптической оси, проходящий после преломления через главный фокус линзы (в случае собирающей линзы); продолжение которого проходит через главный фокус линзы (в случае рассеивающей линзы);

— луч, проходящий через фокус линзы, после преломления идущий параллельно главной оптической оси.

В случае если предмет находится на главной оптической оси, можно выбирать произвольные лучи и использовать при построении побочные оптические оси, параллельные этим лучам.