Линза. Фокусное расстояние линзы

Физ 🔬

Честно. Понятно. С душой.

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.

			Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью (O1O2).		

			Рассеивающие линзы — это линзы, преобразующие пучок параллельных лучей в расходящийся: вогнуто-выпуклая (4), двояковогнутая (5), плоско-вогнутая (6).		

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

			Точку в линзе, лежащую на главной оптической оси, через которую свет проходит, не преломляясь, называют оптическим центром линзы.		

			Любую прямую, проходящую через оптический центр линзы, называют оптической осью.		

			Линзу, толщина которой много меньше радиусов кривизны поверхности линзы и расстояния d от предмета до линзы, называют тонкой линзой. В тонкой линзе можно пренебречь смешением луча при его прохождении внутри линзы.		

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.

			Плоскость, перпендикулярная главной оптической оси линзы и проходящая через её главный фокус, называется фокальной плоскостью (М1М2).		

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

Изображение точки получается в месте пересечения не менее чем двух лучей (продолжений не менее двух лучей).
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.