Оптика опукла та увігнута лінза. Лінзи: види лінз (фізика). Види збираючих, оптичних, лінз, що розсіюють. Як визначити вид лінзи? Принцип побудови зображення лінзою, що збирає

Нам відомо, що світло, потрапляючи з одного прозорого середовища до іншого, переломлюється - це явище заломлення світла. Причому кут заломлення менше кута падіння при попаданні світла в щільніше оптичне середовище. Що це означає і як це можна використовувати?

Якщо ми візьмемо шматок скла з паралельними гранями, наприклад, шибку, то отримаємо незначне зміщення зображення, видимого крізь вікно. Тобто, увійшовши в скло, промені світла переломляться, а потрапляючи знову в повітря, знову переломляться до колишніх значень кута падіння, тільки при цьому трохи змістяться, причому величина усунення залежатиме від товщини скла.

Очевидно, що від такого явища практичної користі небагато. А ось якщо ми візьмемо скло, площини якого будуть розташовані один до одного похило, наприклад призму, то ефект буде зовсім іншим. Промені, що проходять крізь призму, завжди переломлюються до її заснування. Це просто перевірити.

Для цього намалюємо трикутник, і накреслимо промінь, що входить в будь-яку з його бічних сторін. Користуючись законом заломлення світла, простежимо подальший шлях променя. Проробивши цю процедуру кілька разів під різними значеннями кута падіння, ми з'ясуємо, що під яким би кутом не входив промінь усередину призми, з урахуванням подвійного заломлення на виході він все одно відхилиться до підстави призми.

Лінза та її властивості

Така властивість призми використана у дуже простому приладі, що дозволяє керувати напрямом світлових потоків – лінзі. Лінза – це прозоре тіло, обмежене з двох сторін вигнутими поверхнями тіла. Розглядають будову та принцип дії лінз у курсі фізики восьмого класу.

По суті, лінзу в розрізі можна зобразити у вигляді двох поставлених один на одного призмів. Від того, якими своїми частинами розташовані ці призми одна до одної, залежить оптична дія лінзи.

Види лінз у фізиці

Незважаючи на величезну різноманітність, видів лінз у фізиці розрізняють всього два: опуклі і увігнуті, або лінзи, що збирають і розсіюють відповідно.

У опуклої, тобто збираючої лінзи краю набагато тонше, ніж середина. Збиральна лінза в розрізі - це дві призми, з'єднані основами, тому всі промені, що проходять крізь неї, сходяться до центру лінзи.

У увігнутій лінзи краю, навпаки, завжди товщі, ніж середина. Розсіювальну лінзу можна представити у вигляді двох з'єднаних вершинами призм, і, відповідно, промені, що проходять через таку лінзу, будуть розходитися від центру.

Люди відкрили такі властивості лінз дуже давно. Використання лінз дозволило людині конструювати найрізноманітніші оптичні прилади та пристрої, що полегшують життя і допомагають у побуті та виробництві.

Енциклопедичний YouTube

Історія

Вік найдавнішої лінзи - понад 3000 років, це так звана лінза Німруду. Вона була знайдена при розкопках однієї з древніх столиць Ассирії в Німруді Остіном Генрі Лейардом в 1853 році. Лінза має форму близьку до овалу, грубо шліфована, одна зі сторін опукла, а інша плоска, має 3-кратне збільшення. Лінза Німруда представлена ​​в Британському музеї.

Перша згадка про лінзахможна знайти в давньогрецькій п'єсі Арістофана «Хмари» (424 до н. е.), де за допомогою опуклого скла та сонячного світла добували вогонь.

Характеристики простих лінз

Залежно від форм розрізняють збираючі(позитивні) та розсіюючі(Негативні) лінзи. До групи збірних лінз зазвичай відносять лінзи, у яких середина товща за їхні краї, а до групи розсіюючих - лінзи, краї яких товщі за середину. Слід зазначити, що це правильно тільки якщо показник заломлення у матеріалу лінзи більше, ніж у навколишнього середовища. Якщо показник заломлення лінзи менший, ситуація буде зворотною. Наприклад бульбашка повітря у воді - двоопукла розсіювальна лінза.

Лінзи характеризуються, як правило, своєю оптичною силою (вимірюється в діоптріях), і фокусною відстанню .

Для побудови оптичних приладів з виправленою оптичною аберацією (передусім - хроматичною, обумовленою дисперсією світла - ахромати та апохромати) важливі й інші властивості лінз та їх матеріалів, наприклад, показник заломлення, коефіцієнт дисперсії, показник поглинання і показник .

Іноді лінзи/лінзові оптичні системи (рефрактори) спеціально розраховуються на використання в середовищах із відносно високим показником заломлення (див. імерсійний мікроскоп, імерсійні рідини).

Випукло-увігнута лінза називається меніскомі може бути збірною (потовщується до середини), що розсіює (потовщується до країв) або телескопічною (фокусна відстань дорівнює нескінченності). Так, наприклад, лінзи окулярів для короткозорих - як правило, негативні меніски.

Всупереч поширеній помилці, оптична сила меніска з однаковими радіусами не дорівнює нулю, а позитивна, і залежить від показника заломлення скла та від товщини лінзи. Меніск, центри кривизни поверхонь якого в одній точці називається концентричною лінзою (оптична сила завжди негативна).

Відмінною властивістю збірної лінзи є здатність збирати промені, що падають на її поверхню, в одній точці, розташованій по інший бік лінзи.

Основні елементи лінзи: NN - оптична вісь - пряма лінія, що проходить через центри сферичних поверхонь, що обмежують лінзу; O - оптичний центр - точка, яка у двоопуклих або двояковогнутих (з однаковими радіусами поверхонь) лінз знаходиться на оптичній осі всередині лінзи (у її центрі).
Примітка. Хід променів показаний, як ідеалізованої (тонкою) лінзі, без вказівки на заломлення реальної межі розділу середовищ. Додатково показаний кілька перебільшений образ двоопуклої лінзи

Якщо на деякій відстані перед збірною лінзою помістити точку S, що світиться, то промінь світла, спрямований по осі, пройде через лінзу, не переломившись , а промені, що проходять не через центр, будуть переломлюватися в бік оптичної осі і перетнуться на ній в деякій точці F, яка і буде зображенням точки S. Ця точка носить назву сполученого фокусу, або просто фокус.

Якщо на лінзу падатиме світло від дуже віддаленого джерела, промені якого можна уявити паралельними пучком, що йдуть, то після виходу з неї промені переломляться під більшим кутом, і точка F переміститься на оптичній осі ближче до лінзи. За цих умов точка перетину променів, що вийшли з лінзи, називається фокусом F', а відстань від центру лінзи до фокуса - фокусною відстанню .

Промені, що падають на лінзу, що розсіює, по виході з неї будуть переломлюватися в бік країв лінзи, тобто розсіюватися. Якщо ці промені продовжити у зворотному напрямку так, як показано на малюнку пунктирною лінією, вони зійдуться в одній точці F, яка і буде фокусомцієї лінзи. Цей фокус буде уявним.

де u (\displaystyle u)- Відстань від лінзи до предмета; v (\displaystyle v) f (\displaystyle f)- основна фокусна відстань лінзи. У разі товстої лінзи формула залишається без зміни з тією лише різницею, що відстані відраховуються не від центру лінзи, а від головних площин .

Для знаходження тієї чи іншої невідомої величини при двох відомих користуються такими рівняннями:

Слід зазначити, що знаки величин u (\displaystyle u), v (\displaystyle v), f (\displaystyle f)вибираються виходячи з наступних міркувань - для дійсного зображення від дійсного предмета в лінзі, що збирає - всі ці величини позитивні. Якщо зображення уявне - відстань до нього приймається негативним, якщо предмет уявний - відстань до нього негативно, якщо розсіювальна лінза - фокусна відстань негативно.

Зображення чорних букв через тонку опуклу лінзу з фокусною відстанню f(червоним кольором). Показані промені для літер E, Iі K(синім, зеленим та помаранчевим відповідно). Зображення літери E(що знаходиться на відстані 2 f) дійсне та перевернуте, такого ж розміру. Зображення I(на f) - у нескінченності. Зображення До(на f/2) уявне, пряме, збільшене в 2 рази

Лінійне збільшення

Лінійним збільшенням m = a 2 b 2 a b (\displaystyle m=((a_(2)b_(2)) \over (ab)))(Для малюнка з попереднього розділу) називається відношення розмірів зображення до відповідних розмірів предмета. Це відношення може бути також виражене дробом m = a 2 b 2 a b = v u (\displaystyle m=((a_(2)b_(2)) \over (ab))=(v \over u)), де v (\displaystyle v)- відстань від лінзи до зображення; u (\displaystyle u)- Відстань від лінзи до предмета.

Тут m (\displaystyle m)є коефіцієнт лінійного збільшення, тобто число, що показує скільки разів лінійні розміри зображення менше(більше) дійсних лінійних розмірів предмета.

У практиці обчислень набагато зручніше це співвідношення висловлювати у значеннях u (\displaystyle u)або f (\displaystyle f), де f (\displaystyle f)- фокусна відстань лінзи.

M = f u − f; m = v − f f (\displaystyle m=(f \over (u-f));m=((v-f) \over f)).

Розрахунок фокусної відстані та оптичної сили лінзи

Лінзи симетричні, тобто вони мають однакову фокусну відстань незалежно від напрямку світла - ліворуч або праворуч, що, однак, не відноситься до інших характеристик, наприклад, аберації, величина яких залежить від того, якою стороною лінза повернута до світла.

Комбінація кількох лінз (центрована система)

Лінзи можуть комбінуватись один з одним для побудови складних оптичних систем. Оптична сила системи з двох лінз може бути знайдена як проста сума оптичних сил кожної лінзи (за умови, що обидві лінзи можна вважати тонкими і вони розташовані впритул один до одного на одній осі):

Якщо лінзи розташовані на певній відстані один від одного та їх осі збігаються (система з довільного числа лінз, що мають таку властивість, називається центрованою системою), то їх загальну оптичну силу з достатнім ступенем точності можна знайти з наступного виразу:

де L (\displaystyle L)- відстань між головними площинами лінз.

Недоліки простої лінзи

У сучасних оптичних приладах якості зображення пред'являються високі вимоги.

Зображення, що дається простою лінзою, в силу низки недоліків не задовольняє цим вимогам. Усунення більшості недоліків досягається відповідним підбором ряду лінз в центровану оптичну систему-об'єктив. Недоліки оптичних систем називаються абераціями, які поділяються на такі види:

• Геометричні аберації
• Дифракційна - аберація (ця аберація викликається іншими елементами оптичної системи, і до самої лінзи відношення не має).

1) Зображення може бути уявнеабо дійсне. Якщо зображення утворено самими променями (тобто. у цю точку надходить світлова енергія), воно дійсне, а якщо не самими променями, які продовженнями, то кажуть, що зображення уявне (світлова енергія не надходить у цю точку).

2) Якщо верх і низ зображення орієнтовані аналогічно самому предмету, зображення називається прямим. Якщо ж зображення перевернуто, його називають зворотним (перевернутим).

3) Зображення характеризується розмірами, що набувають: збільшене, зменшене, рівне.

Зображення у плоскому дзеркалі

Зображення в плоскому дзеркалі є уявним, прямим, рівним за розмірами предмета, знаходиться на такій відстані за дзеркалом, на якому предмет розташований перед дзеркалом.

Лінзи

Лінза є прозорим тілом, обмеженим з двох сторін криволінійними поверхнями.

Розрізняють шість типів лінз.

Збираючі: 1 - двоопукла, 2 - плоско-опукла, 3 - опукло-увігнута. Розсіювальні: 4 - двояковогнута; 5 - плоскогнута; 6 - увігнуто-опукла.

Збірна лінза

Розсіювальна лінза

Характеристики лінз.

NN- головна оптична вісь – пряма лінія, що проходить через центри сферичних поверхонь, що обмежують лінзу;

O- оптичний центр - точка, яка у двоопуклих або двояковогнутих (з однаковими радіусами поверхонь) лінз знаходиться на оптичній осі всередині лінзи (у її центрі);

F- головний фокус лінзи - точка, в яку збирається пучок світла, що розповсюджується паралельно до головної оптичної осі;

OF- фокусна відстань;

N"N"- Побічна вісь лінзи;

F"- побічний фокус;

Фокальна площина - площина, що проходить через головний фокус перпендикулярно до головної оптичної осі.

Хід променів у лінзі.

Промінь, що йде через оптичний центр лінзи (О), не зазнає заломлення.

Промінь, паралельний головній оптичній осі, після заломлення проходить через головний фокус (F).

Промінь, що проходить через головний фокус (F), після заломлення йде паралельно до головної оптичної осі.

Промінь, що йде паралельно до побічної оптичної осі (N"N"), проходить через побічний фокус (F").

Формули лінзи.

При використанні формули лінзи слід правильно використовувати правило символів: +F- Лінза збирає; -F- лінза розсіююча; +d- предмет дійсний; -d- предмет уявний; +f- Зображення предмета дійсне; -f- Зображення предмета уявне.

Величина, обернена до фокусної відстані лінзи, називається оптичною силою.

Поперечне збільшення- Відношення лінійного розміру зображення до лінійного розміру предмета.

Сучасні оптичні пристрої використовують системи лінз для покращення якості зображень. Оптична сила системи лінз, складених разом, дорівнює сумі їх оптичних сил.

1 – рогівка; 2 - райдужна оболонка; 3 - білочна оболонка (склер); 4 – судинна оболонка; 5 – пігментний шар; 6 - жовта пляма; 7 - зоровий нерв; 8 – сітківка; 9 – м'яз; 10 - зв'язки кришталика; 11 – кришталик; 12 - зіниця.

Кришталик є лінзоподібним тілом та здійснює налаштування нашого зору на різні відстані. В оптичній системі ока фокусування зображення на сітківку називається акомодацією. Людина акомодація відбувається з допомогою збільшення опуклості кришталика, здійснюваного з допомогою м'язів. У цьому змінюється оптична сила ока.

Зображення предмета, що потрапляє на сітківку ока, є дійсним, зменшеним, перевернутим.

Відстань найкращого зору має бути близько 25 см, а межа зору (дальня точка) знаходиться на нескінченності.

Близорукість (міопія)- дефект зору, у якому око бачить розпливчасто, а зображення фокусується перед сітківкою.

Дальнозоркість (гіперопія)- Дефект зору, у якому зображення фокусується за сітківкою.

Лінзи, як правило, мають сферичну або близьку до сферичної поверхні. Вони можуть бути увігнутими, опуклими або плоскими (радіус дорівнює нескінченності). Мають дві поверхні, через які проходить світло. Вони можуть поєднуватись по-різному, утворюючи різні види лінз (фото наведено далі у статті):

• Якщо обидві поверхні опуклі (вигнуті назовні), центральна частина товща, ніж по краях.
• Лінза з опуклою та увігнутою сферами називається меніском.
• Лінза з однією плоскою поверхнею зветься плоско-увігнутою або плоско-опуклою, залежно від характеру іншої сфери.

Як визначити вид лінзи? Зупинимося на цьому детальніше.

Збірні лінзи: види лінз

Незалежно від поєднання поверхонь, якщо їх товщина в центральній частині більша, ніж по краях, вони називаються збираючими. Мають позитивну фокусну відстань. Розрізняють такі види лінз, що збирають:

• плоско-опуклі,
• двоопуклі,
• увігнуто-опуклі (меніск).

Їх ще називають "позитивними".

Розсіювальні лінзи: види лінз

Якщо їх товщина в центрі тонша, ніж по краях, то вони звуться розсіюючими. Мають негативну фокусну відстань. Існують такі види лінз, що розсіюють:

• плоско-увігнуті,
• двояковогнуті,
• опукло-увігнуті (меніск).

Їх ще називають "негативними".

Базові поняття

Промені від точкового джерела розходяться з однієї точки. Їх називають пучком. Коли пучок входить у лінзу, кожен промінь заломлюється, змінюючи свій напрямок. Тому пучок може вийти з лінзи більшою або меншою мірою розбіжним.

Деякі види оптичних лінз змінюють напрямок променів настільки, що вони сходяться в одній точці. Якщо джерело світла розташоване, щонайменше, на фокусній відстані, то пучок сходить у точці, віддаленій, принаймні, на ту саму дистанцію.

Дійсні та уявні зображення

Точкове джерело світла називається дійсним об'єктом, а точка збіжності пучка променів, що виходить із лінзи, є його дійсним зображенням.

Важливе значення має масив точкових джерел, розподілених на, як правило, плоскої поверхні. Прикладом може бути малюнок на матовому склі, підсвічений ззаду. Іншим прикладом є діафільм, освітлений ззаду так, щоб світло від нього проходило через лінзу, що багаторазово збільшує зображення на плоскому екрані.

У цих випадках говорять про площину. Крапки на площині зображення 1:1 відповідають точкам на площині об'єкта. Те саме стосується і геометричних фігур, хоча отримана картинка може бути перевернутою по відношенню до об'єкта зверху вниз або зліва направо.

Сходження променів в одній точці створює дійсне зображення, а розбіжність - уявне. Коли воно чітко окреслено на екрані – воно дійсне. Якщо ж зображення можна спостерігати, лише подивившись через лінзу у бік джерела світла, воно називається уявним. Відображення у дзеркалі - уявне. Картину, яку можна побачити через телескоп – також. Але проекція об'єктива камери на плівку дає дійсне зображення.

Фокусна відстань

Фокус лінзи можна знайти, пропустивши через неї пучок паралельних променів. Точка, в якій вони зійдуться, буде її фокусом F. Відстань від фокальної точки до об'єктива називають його фокусною відстанню f. Паралельні промені можна пропустити і з іншого боку, і таким чином знайти F з двох сторін. Кожна лінза має два F і два f. Якщо вона відносно тонка, порівняно з її фокусними відстанями, то останні приблизно рівні.

Дивергенція та конвергенція

Позитивною фокусною відстанню характеризуються лінзи, що збирають. Види лінз даного типу (плоско-опуклі, двоопуклі, меніск) зводять промені, що виходять з них, більше, ніж вони були зведені до цього. Збиральні об'єктиви можуть формувати як дійсне, і уявне зображення. Перше формується лише у випадку, якщо відстань від лінзи до об'єкта перевищує фокусну.

Негативною фокусною відстанню характеризуються лінзи, що розсіюють. Види лінз цього типу (плоско-увігнуті, двояковогнуті, меніск) розводять промені більше, ніж вони були розведені до потрапляння на їх поверхню. Лінізи, що розсіюють, створюють уявне зображення. І тільки коли збіжність падаючих променів значна (вони сходяться десь між лінзою і фокальною точкою на протилежному боці), утворені промені все ще можуть сходитися, утворюючи дійсне зображення.

Важливі відмінності

Слід бути дуже уважними, щоб відрізняти сходження чи розходження променів від конвергенції чи дивергенції лінзи. Види лінз та пучків світла можуть не збігатися. Промені, пов'язані з об'єктом або точкою зображення, називаються такими, що розходяться, якщо вони «розбігаються», і сходяться, якщо вони «збираються» разом. У будь-якій коаксіальній оптичній системі оптична вісь є шлях променів. Промінь вздовж цієї осі проходить без зміни напряму руху через заломлення. Це, по суті, відмінне визначення оптичної осі.

Промінь, який з відстанню віддаляється від оптичної осі, називається розбіжним. А той, який до неї стає ближчим, носить назву схожого. Промені, паралельні оптичній осі, мають нульове сходження або розбіжність. Таким чином, коли говорять про сходження або розбіжність одного променя, його співвідносять з оптичною віссю.

Деякі види яких така, що промінь відхиляється переважно до оптичної осі, є збираючими. У них промені, що сходяться, зближуються ще більше, а розбіжні віддаляються менше. Вони навіть у стані, якщо їхня сила достатня для цього, зробити пучок паралельним або навіть схожим. Аналогічно розсіювальна лінза може розвести промені, що розходяться, ще більше, а схожі - зробити паралельними або розбіжними.

Збільшувальне скло

Лінза з двома опуклими поверхнями товщі в центрі, ніж по краях, і може використовуватися як простий збільшувальний скло або лупа. При цьому спостерігач дивіться через неї на уявне, збільшене зображення. Об'єктив камери, однак, формує на плівці або сенсорі дійсне, як правило, зменшене у розмірах порівняно з об'єктом.

Окуляри

Здатність лінзи змінювати збіжність світла називається її силою. Виражається вона в діоптріях D = 1/f, де f – фокусна відстань у метрах.

У лінзи із силою 5 діоптрій f = 20 см. Саме діоптрії вказує окуліст, виписуючи рецепт окулярів. Скажімо, він записав 5,2 діоптрію. У майстерні візьмуть готову заготівлю в 5 діоптрій, отриману на заводі-виробнику, і відшліфують трохи одну поверхню, щоб додати 0,2 діоптрії. Принцип полягає в тому, що для тонких лінз, в яких дві сфери розташовані близько один до одного, дотримується правило, згідно з яким їхня загальна сила дорівнює сумі діоптрій кожної: D = D 1 + D 2 .

Труба Галілея

За часів Галілея (початок XVII століття) окуляри в Європі були широко доступні. Вони, як правило, виготовлялися в Голландії та поширювалися вуличними торговцями. Галілео чув, що хтось у Нідерландах помістив два види лінз у трубку, щоб видалені об'єкти здавалися більшими. Він використовував довгофокусний збираючий об'єктив в одному кінці трубки, і короткофокусний окуляр, що розсіює, на іншому кінці. Якщо фокусна відстань об'єктива дорівнює f o і окуляра f e то дистанція між ними повинна бути f o - f e , а сила (кутове збільшення) f o / f e . Така схема називається трубою Галілея.

Телескоп має збільшення 5 або 6 крат, порівнянним із сучасними ручними біноклями. Цього достатньо для багатьох захоплюючих Можна без проблем побачити місячні кратери, чотири місяці Юпітера, фази Венери, туманності та зоряні скупчення, а також слабкі зірки в Чумацькому Шляху.

Телескоп Кеплера

Кеплер почув про все це (він і Галілей вели листування) і побудував ще один вид телескопа з двома лінзами, що збирають. Та, у якої велика фокусна відстань, є об'єктивом, а та, у якої вона менша – окуляром. Відстань між ними дорівнює f o + f e, а кутове збільшення становить f o / f e. Цей кеплерівський (або астрономічний) телескоп створює перевернене зображення, але для зірок чи місяця це не має значення. Дана схема забезпечила більш рівномірне освітлення поля зору, ніж телескоп Галілея, і була зручніша у використанні, оскільки дозволяла тримати очі у фіксованому положенні та бачити все поле зору від краю до краю. Пристрій дозволяв досягти більшого збільшення, ніж труба Галілея, без серйозного погіршення якості.

Обидва телескопи страждають від сферичної аберації, у результаті зображення не повністю сфокусовані, і хроматичної аберації, що створює кольорові ореоли. Кеплер (і Ньютон) вважав, що це дефекти неможливо подолати. Вони не припускали, що можливі ахроматичні види яких стане відомими лише в XIX столітті.

Дзеркальні телескопи

Грегорі припустив, що як об'єктиви телескопів можна використовувати дзеркала, тому що в них відсутня кольорова окантовка. Ньютон скористався цією ідеєю і створив ньютонівську форму телескопа з увігнутого срібного дзеркала та позитивного окуляра. Він передав зразок Королівському суспільству, де той перебуває і досі.

Однолінзовий телескоп може проеціювати зображення на екран або фотоплівку. Для належного збільшення потрібно позитивна лінза з великою фокусною відстанню, скажімо, 0,5 м, 1 м або багато метрів. Таке компонування часто використовується в астрономічній фотографії. Людям, незнайомим з оптикою, може здатися парадоксальною ситуація, коли слабкіша довгофокусна лінза дає більше збільшення.

Сфери

Висловлювалися припущення, що давні культури, можливо, мали телескопи, бо вони робили маленькі скляні кульки. Проблема полягає в тому, що невідомо, для чого вони використовувалися, і вони, звичайно, не могли б лягти в основу хорошого телескопа. Кульки могли застосовуватися для збільшення дрібних об'єктів, але якість при цьому навряд чи була задовільною.

Фокусна відстань ідеальної скляної сфери дуже коротка і формує дійсне зображення дуже близько від сфери. Крім того, аберації (геометричні спотворення) значні. Проблема криється у відстані між двома поверхнями.

Однак якщо зробити глибоку екваторіальну канавку, щоб блокувати промені, які викликають дефекти зображення, вона перетворюється з дуже посередньої лупи на прекрасну. Таке рішення приписується Коддінгтон, а збільшувач його імені можна придбати сьогодні у вигляді невеликих ручних луп для вивчення дуже маленьких об'єктів. Але доказів того, що це було зроблено до 19 століття, немає.

У дитинстві багато хто з нас грався з лупою. Досить цікаво було спостерігати, як з її допомогою можна марнувати газету, дерево та інші предмети. У більш зрілому віці часто використовуємо збільшення лінзи для того, щоб розглянути докладніше деталі зображення або дрібний текст. А ось як, власне, вона працює, чому в одних випадках зображення виходять великими, а в інших перевернутими знають далеко не всі. Давайте розберемося, як діє лінза, що обирає, що означають її параметри, і яку роль грає відстань до предмета, що розглядається.

Основні визначення та властивості

Будь-яку теорію краще розбирати, починаючи з ключових понять. Отже, почнемо з того, що види лінз залежать від їх форм. Як основа для їх виготовлення можуть застосовувати як скло, так і інші прозорі матеріали з високим показником коефіцієнта заломлення. Якщо середина лінзи буде товще, ніж її краї, то вийде лінза, що збирає, а в іншому випадку - розсіювальна. Пряма, яка проходить через центри кривизни її двох поверхонь, є головною оптичною вісь. Розсіююча або збираюча лінза називається тонкою, якщо радіуси її сторін істотно більші за її товщину в будь-якому місці. Якщо промінь світла проходить крізь центр лінзи, він свого напряму не змінює.

Ця властивість часто використовується для того, щоб визначити, яким буде кінцеве зображення. А от якщо на поверхню лінзи потрапляє пучок променів, що йдуть паралельно її головній оптичній осі, то після того, як вони перетнуть її оптичний центр і пройдуть фокусну відстань, їх шляхи перетнуться в загальній точці, яка називається фокусом. Чим фокусна відстань менша, тим більшу оптичну силу має оптика. Останній параметр прийнято вимірювати у діоптріях.

Як визначити, яке зображення дасть лінза, що збирає?

Все, що потрібно для цього - з'ясувати, чому її фокусна відстань і відстань до самого предмета. Далі ми просто порівнюємо їх та керуємося такими правилами: