Линзы. Формула тонкой линзы.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное с двух сторон кривыми поверхностями. Эти поверхности могут быть сферическими, цилиндрическими, пераболическими и т.д. Наибольшее распространение получили сферические линзы. Они делятся на выпуклые - собирающие и вогнутые - рассеивающие. В зависимости от формы поверхностей линзы называются двояковыпуклыми, двояковогнутыми, плосковыпуклыми и т.д. Центры кривизны - центры ее сферических ограничивающих поверхностей. Прямая, проведенная через центры кривизны, называется главной оптической осью. Полюсы поверхностей тонкой линзы можно считать одной точкой - оптическим центром линзы. Прямая, проведенная через оптический центр под углом к главной оптической оси, называется побочной оптической осью. Лучи, параллельные главной оптической оси, пересекаются в точке лежащей на этой оси, называемой главным фокусом линзы. В главном фокусе рассеивающей линзы пересекаются продолжения лучей, составлявших до падения на линзу пучок, параллельный ее главной оптической оси. Фокус рассеивающей линзы мнимый. Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называется фокусным расстоянием линзы. Фокусное расстояние линзы зависит от показателя преломления материала, из которого изготовлена линза, и от радиусов кривизны образующих ее поверхностей. Плоскость, проходящая через главный фокус перпендикулярно к главной оптической оси, называется фокальной. Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзы. D = 1/F. [D] = дптр. Диоптрия - это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м. Оптическая сила собирающей линзы положительна, рассеивающей - отрицательна.

Для построения в линзах используют "удобные" лучи.

1. Луч, падающий на линзу параллельно ее главной оптической оси, после преломления в линзе проходит через главный фокус.

2. Луч, падающий на линзу параллельно ее побочной оптической оси, проходит после преломления в линзе через точку пересечения этой оси с фокальной плоскостью.

3. Луч, проходящий через оптический центр, не преломляется.

4. Луч, проходящий через главный фокус линзы, после преломления в ней идет параллельно главной оптической оси.

Обозначим расстояние от предмета до линзы d; расстояние от линзы до изображения f.

DA₂B₂F~DA₁B₁FÞ

A₂B₂/A₁B₁=AB/A₁B₁=F/f-F.

DABO~DA₁B₁OÞ

AB/A₁B₁=d/f.

Отсюда: d/f=F/(f-F)=>fF+Fd=fd=>1/d+1/f=1/F.

В общем случае:

±1/d±1/f=±1/F.

Эта формула называется формулой тонкой линзы. Еcли предмет, изображение или фокус действительные, их берут со знаком "+", если мнимые - со знаком "-".

Линейным увеличением называют отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.

DOAB~DOA₁B₁=>

Г=H/h=f/d.

Линзы являются одной из главных частей многих оптических устройств. Они составляют объективы фото- и киноаппаратов, фотоувеличителей, кино- и телекамер; они входят, как составная часть, в микроскоп, спектроскоп, телескоп - рефрактор и т.д. Очки также представляют собой собирающие и рассеивающие линзы.

Оптические приборы.

1. Фотоаппарат.

Фотоаппарат состоит из двух главных частей: светонепроницаемой камеры и объектива. В простейшем случае объективом может служить собирающая линза. Чтобы изображение было качественным по всему полю фотоснимка, объективы современных фотоаппаратов представляют собой сложную систему линз, в целом играющую роль собирающей линзы. Объектив фотоаппарата дает на фотопленке, покрытой светочувствительным слоем, действительное, обратное и, как правило, уменьшенное изображение фотографируемого предмета. Фотоаппарат работает на формуле тонкой линзы. Для получения четкого (резкого) изображения предмета объектив фотоаппарата делается подвижным. Перемещая объектив, добиваются необходимой резкости изображения. Фотографируемые предметы могут находиться одновременно на разных расстояниях от фотоаппарата. Глубина резкости достигается тем, что окно объектива может частично перекрываться диафрагмой. Чем меньше окно объектива, тем более четкими будут на снимке предметы, разноудаленные от фотоаппрарата.

При фотографировании объектив фотоаппарата автоматически открывается на небольшое время, называемое временем экспозиции. Чтобы изображение стало видимым, пленку проявляют в специальном растворе и закрепляют. Полученное изображение называется негативом, т.к. на нем наблюдается обратная светопередача. Те места фотопленки, на которые падало больше света, темнее и наоборот. Для получения фотокарточки (позитива) полученное изображение с помощью фотоувеличителя проецируется на фотобумагу. Затем бумага проявляется и закрепляется.

Современные фотоаппрараты могут давать цветное и даже объемное изображение. Некоторые аппараты дают сразу готовый фотоснимок. Развитием фотографии стало кино.

Фотография широко применяется в научных целях, в технике, криминалистике и т.д. Она может сделать нас свидетелями исторических событий. Широко распространена художественная фотография.