A. Линзы

Линзы. Фокусное расстояние линзы

Линзы — это прозрачные тела, ограниченные криволинейными поверхностями. Чаще используют сферические линзы, у которых ограничивающими поверхностями являются сферы или сфера и плоскость. Различают линзы выпуклые и вогнутые (рис. 16.36). У выпуклых линз середина толще, чем края, у вогнутых, наоборот, середина тоньше краев.

Рис. 16.36

Выпуклые линзы: а — плосковыпуклая, б — двояковыпуклая, в — вогнутовыпуклая.

Вогнутые линзы: г — плосковогнутая, д — выпукл овогнутая, е — двояковогнутая.

Выпуклую линзу можно представить в виде совокупности плоскопараллельной пластинки (в середине) и усеченных призм (рис. 16.37, а), расширяющихся к середине призмы, а вогнутую — как совокупность плоскопараллельной пластинки и усеченных призм, расширяющихся к краям (рис. 16.37, в). Если призма сделана из материала, оптически более плотного, чем окружающая среда, то она отклоняет луч к основанию. Поэтому параллельный пучок после преломления в выпуклой (вогнутой) линзе станет сходящимся (расходящимся). Такие линзы называются собирающими (рассеивающими).

Рис. 16.37

Двояковыпуклую линзу можно получить путем пересечения поверхностей двух прозрачных шаров (рис. 16.38).C₁ и С₂ — центры шаровых поверхностей. У тонких линз точки О₁ и O₂ сливаются в точку О, которая называется оптическим центром линзы. 

Рис. 16.38

Оптический центр линзы — точка, через которую лучи идут, не преломляясь. Любая прямая, проходящая через оптический центр, называется оптической осью. Оптическая ось, проходящая через центры сфер С₁ и С₂, называется главной оптической осью, все остальные — побочными оптическими осями.

Тонкую собирающую линзу условно обозначают так, как указано на рисунке 16.37, б.

Лучи, параллельные главной оптической оси, после преломления пересекутся в одной точке F, лежащей на главной оптической оси (рис. 16.39). Эта точка называется главным фокусом линзы. У линзы два главных фокуса: передний и задний, так как она преломляет свет, падающий на нее с двух сторон. Оба эти фокусы расположены симметрично относительно точки О.

Рис. 16.39

Вогнутая линза, сделанная из материала, оптически более плотного, чем окружающая среда, рассеивает свет. Условное обозначение рассеивающей линзы указано на рисунке 16.37, г. Фокус рассеивающей линзы — точка (рис. 16.40), в которой пересекаются продолжения преломленных лучей, если падающие лучи были параллельны главной оптической оси. У рассеивающей линзы фокус мнимый, так как в нем пересекаются не сами преломленные лучи, а их продолжения.

Рис. 16.40

Расстояние OF от оптического центра до фокуса называется фокусным расстоянием F.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 477-478.