Линзы. Виды линз. Характеристики линз. 

План

1. Линзы. Виды линз. Характеристики линз.

2. Ход лучей в линзе

3. Оптическая сила линзы

4. Построение изображения в линзе

 

Линзы. Виды линз. Характеристики линз. 

Явления  отражения и преломления используют для того, чтобы изменять направления лучей, другими словами управлять световыми лучами.  На этой способности основано создание различных оптических приборов: микроскопа, телескопа, фотоаппарата и т.д. Хорошо всем знакомые очки, служащие для коррекции зрения, состоят из оправы и линз. Широкое распространение в последнее время получили контактные линзы, использующиеся для коррекции близорукости и дальнозоркости.

Явления отражения и преломления происходят на границе раздела двух сред, которая является  ровной прямой поверхностью. Но на практике часто используется преломление на сферической  поверхности.

· Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, называется линзой.

 

Линзы изготавливаются из стекла, пластмассы и кварца.

Существует два вида линз:  выпуклые и вогнутые.

· Линзы, у которых середины толще, чем края, называют выпуклыми.

Выпуклые линзы бывают: плоско-выпуклыми, двояковыпуклыми, вогнуто- выпуклыми.

 

 

Изображение на схемах

 

· Линзы, у которых середины тоньше, чем края, называют вогнутыми.

Вогнутые линзы могут быть: двояковогнутыми, выпукло-вогнутыми, плоско-вогнутыми.

 

Изображение на схемах

 

Линзы использовались ещё в Древней Греции и в Римской империи для добывания огня с помощью солнечного света. К концу XIII в. относят первые документальные свидетельства появления очков. До XVI в. пользовались очками только с выпуклыми линзами.

Характеристики линз

Рассмотрим две сферические поверхности, где С₁  – центр первой сферической поверхности, С₂ – центр второй сферической поверхности.

 

 

· Прямую, проходящую через центры С₁ и С₂ сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называют главной оптической осью линзы.

Мы будем рассматривать линзы, толщина которых мала по сравнению с радиусами поверхностей. Такие линзы называют тонкими.

· Точка пересечения главной оптической оси и линзы называется оптическим центром линзы (точка О)

· Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы называется побочной оптической осью.

Ход лучей в линзе

1. Рассмотрим выпуклую линзу и ход лучей в ней. Направим на выпуклую линзу пучок лучей, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе эти лучи пересекутся в одной точке F, которая находится на главной оптической оси. Эту точку называют фокусом линзы.  Расстояние от линзы до её фокуса называют фокусным расстоянием линзы и обозначают F. Так как лучи собираются в одной точке, линзу называют собирающей. Если световой пучок пропустить через линзу с другой стороны, то будет наблюдаться та же картина. У каждой линзы два фокуса — по одному с каждой стороны.

 

2. Рассмотрим вогнутую  линзу и ход лучей в ней. Направим на выпуклую линзу пучок лучей, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе  эти лучи рассеиваются. Поэтому линзу называют рассеивающей. Если световой пучок пропустить через линзу с другой стороны, то будет наблюдаться та же картина. У каждой линзы два фокуса — по одному с каждой стороны. Но фокусы в рассеивающей линзе мнимые.

 

 

Оптическая сила линзы

Кроме фокусного расстояния линзы характеризуются величиной, которую называют оптической силой линзы.

· Оптическая сила линзы — это величина, обратная её фокусному расстоянию:                   

За единицу оптической силы линзы принята 1 диоптрия: [D]= 1 дптр

1 дптр — это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

Между оптической силой и фокусным расстоянием обратная пропорциональность. Это означает, что чем меньше фокусное расстояние линзы, тем больше её оптическая сила, т. е. тем сильнее она преломляет лучи.

Рассеивающие линзы обладают мнимым фокусом, поэтому их оптическую силу и фокусное расстояние считают отрицательными. Оптическую силу и фокусное расстояние собирающей линзы считают положительными.

Тест

1. Каким будем изображение, если в собирающей линзе предмет находится за двойным фокусом:

а) увеличенное, обратное, действительное;

б) уменьшенное, обратное, действительное;

в) уменьшенное, прямое, мнимое;

г) увеличенное, мнимое, прямое.

2. Предмет расположен на двойном фокусном расстоянии от собирающей линзы. Его изображение будет:

а) обратным и увеличенным;     

б) прямым и увеличенным;

в) прямым и равным по размеру предмета;

г) обратным и равным по размеру предмета.

3. Определите оптическую силу линзы, если ее фокусное расстояние 2 м:

а) 2 дптр;

б) 1 дптр;

в) 0,5 дптр;

г) 0,2 дптр.

4. Свойство выпуклой линзы:

а) рассеивать параллельные лучи, проходящие через линзу.

б) собирать параллельные лучи в разных точках.

в) собирать параллельные лучи в одной точке

5. Каким будем изображение, если в собирающей линзе предмет находится между первым и вторым фокусом:

а) увеличенное, обратное, действительное;

б)  уменьшенное, обратное, действительное;

в)  уменьшенное, прямое, мнимое;

г) увеличенное, мнимое, прямое.

 6. Свойство вогнутой линзы:

а) рассеивать параллельные лучи, проходящие через линзу;

б) собирать параллельные лучи, проходящие через линзу;

в) собирать параллельные лучи в одной точке.

План

1. Линзы. Виды линз. Характеристики линз.

2. Ход лучей в линзе

3. Оптическая сила линзы

4. Построение изображения в линзе

 

Линзы. Виды линз. Характеристики линз. 

Явления  отражения и преломления используют для того, чтобы изменять направления лучей, другими словами управлять световыми лучами.  На этой способности основано создание различных оптических приборов: микроскопа, телескопа, фотоаппарата и т.д. Хорошо всем знакомые очки, служащие для коррекции зрения, состоят из оправы и линз. Широкое распространение в последнее время получили контактные линзы, использующиеся для коррекции близорукости и дальнозоркости.

Явления отражения и преломления происходят на границе раздела двух сред, которая является  ровной прямой поверхностью. Но на практике часто используется преломление на сферической  поверхности.

· Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, называется линзой.

 

Линзы изготавливаются из стекла, пластмассы и кварца.

Существует два вида линз:  выпуклые и вогнутые.

· Линзы, у которых середины толще, чем края, называют выпуклыми.

Выпуклые линзы бывают: плоско-выпуклыми, двояковыпуклыми, вогнуто- выпуклыми.

 

 

Изображение на схемах

 

· Линзы, у которых середины тоньше, чем края, называют вогнутыми.

Вогнутые линзы могут быть: двояковогнутыми, выпукло-вогнутыми, плоско-вогнутыми.

 

Изображение на схемах

 

Линзы использовались ещё в Древней Греции и в Римской империи для добывания огня с помощью солнечного света. К концу XIII в. относят первые документальные свидетельства появления очков. До XVI в. пользовались очками только с выпуклыми линзами.

Характеристики линз

Рассмотрим две сферические поверхности, где С₁  – центр первой сферической поверхности, С₂ – центр второй сферической поверхности.

 

 

· Прямую, проходящую через центры С₁ и С₂ сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называют главной оптической осью линзы.

Мы будем рассматривать линзы, толщина которых мала по сравнению с радиусами поверхностей. Такие линзы называют тонкими.

· Точка пересечения главной оптической оси и линзы называется оптическим центром линзы (точка О)

· Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы называется побочной оптической осью.

Ход лучей в линзе

1. Рассмотрим выпуклую линзу и ход лучей в ней. Направим на выпуклую линзу пучок лучей, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе эти лучи пересекутся в одной точке F, которая находится на главной оптической оси. Эту точку называют фокусом линзы.  Расстояние от линзы до её фокуса называют фокусным расстоянием линзы и обозначают F. Так как лучи собираются в одной точке, линзу называют собирающей. Если световой пучок пропустить через линзу с другой стороны, то будет наблюдаться та же картина. У каждой линзы два фокуса — по одному с каждой стороны.

 

2. Рассмотрим вогнутую  линзу и ход лучей в ней. Направим на выпуклую линзу пучок лучей, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе  эти лучи рассеиваются. Поэтому линзу называют рассеивающей. Если световой пучок пропустить через линзу с другой стороны, то будет наблюдаться та же картина. У каждой линзы два фокуса — по одному с каждой стороны. Но фокусы в рассеивающей линзе мнимые.

 

 

Оптическая сила линзы

Кроме фокусного расстояния линзы характеризуются величиной, которую называют оптической силой линзы.

· Оптическая сила линзы — это величина, обратная её фокусному расстоянию:                   

За единицу оптической силы линзы принята 1 диоптрия: [D]= 1 дптр

1 дптр — это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

Между оптической силой и фокусным расстоянием обратная пропорциональность. Это означает, что чем меньше фокусное расстояние линзы, тем больше её оптическая сила, т. е. тем сильнее она преломляет лучи.

Рассеивающие линзы обладают мнимым фокусом, поэтому их оптическую силу и фокусное расстояние считают отрицательными. Оптическую силу и фокусное расстояние собирающей линзы считают положительными.