Собирающие и рассеивающие линзы

Линза ¾ прозрачное для света отшлифованное тело, ограниченное с двух сторон кривыми поверхностями (одна из поверхностей может быть плоской).

Сферическими называются линзы, ограниченные с двух или с одной стороны сферическими поверхностями, цилиндрическими ¾ ограниченные таким же образом цилиндрическими поверхностями.

Выпуклые линзы, превращающие падающий на них пучок параллельных лучей в пучок сходящихся лучей, называются собирающими, рис. 10.4, а.

Рис. 10.4

Вогнутые линзы, превращающие пучок параллельных лучей в пучок расходящихся лучей, называются рассеивающими, рис. 10.4, б.

Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы, называется главной оптической осью, рис. 10.4. Точка О, расположенная в линзе на ее оптической оси, через которую луч света проходит, не меняя своего направления, получила название оптического центра линзы, рис. 10.4. Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы под углом к главной оптической оси, называется побочной оптической осью.

Точка F на главной оптической оси собирающей линзы, в которой собираются лучи, падающие на линзу параллельно ее главной оптической оси, называется главным фокусом, рис. 10.5.

Рис. 10.5

Точка F на главной оптической оси рассеивающей линзы в которой пересекаются продолжения преломленных в линзе расходящихся лучей, падающих на нее параллельно главной оптической оси, называется мнимым фокусом линзы, рис. 10.6.

Рис. 10.6

Расстояние от центра линзы до главного фокуса называется фокусным расстоянием линзы. Фокусное расстояние собирающей линзы положительно, рассеивающей ¾ отрицательно. Плоскости, проведенные через фокусы линзы перпендикулярно к главной оптической оси, называются фокальными плоскостями.

Чтобы определить изображение светящейся точки, в линзе находят точку пересечения двух преломленных лучей. Обычно для построения выбирают два луча, показанные на рис. 10.7. Луч 1 ¾ падающий луч, параллельный главной оптической оси (преломляясь, он идет через фокус собирающей линзы или так отклоняется в рассеивающей линзе, чтобы его продолжение проходило через фокус); луч 2 ¾ падающий луч, проходящий через оптический центр линзы и не изменяющий свое направление; луч 3 ¾ через главный фокус и далее после собирающей линзы, идущий параллельно главной оптической оси.

Рис. 10.7

При построении изображения линза считается очень тонкой. Формула линзы имеет вид

(10.8)

где d ¾ кратчайшее расстояние от светящейся точки до плоскости, проходящей через оптический центр линзы перпендикулярно ее главной оптической оси (знак минус в случае падения сходящегося светового пучка, источник света ¾ мнимый), f ¾ кратчайшее расстояние от изображения светящейся точки до той же плоскости, проходящей через оптический центр линзы перпендикулярно главной оптической оси (минус, когда изображение мнимое), F ¾ фокусное расстояние линзы (минус для рассеивающей линзы).

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы (в метрах), называется оптической силой линзы и выражается в диоптриях (дптр):

(10.9)

Оптическая сила линзы определяется по формуле