(вдлъбнати или разпръснати). Пътят на лъчите в тези видове лещи е различен, но светлината винаги се пречупва, но за да се разгледа тяхната структура и принцип на действие, трябва да се запознаете с понятията, които са еднакви и за двата вида.

Ако начертаем сферичните повърхности на двете страни на лещата до пълни сфери, тогава правата линия, минаваща през центровете на тези сфери, ще бъде оптичната ос на лещата. Всъщност оптичната ос минава през най-широката точка на изпъкнала леща и най-тясната точка на вдлъбната.

Оптична ос, фокус на лещата, фокусно разстояние

На тази ос е точката, където се събират всички лъчи, преминали през събирателната леща. В случай на разсейваща леща е възможно да нарисуваме удължения на разминаващи се лъчи и тогава ще получим точка, също разположена на оптичната ос, където всички тези удължения се събират. Тази точка се нарича фокус на лещата.

Събирателната леща има реален фокус и е разположена с обратна странаот падащите лъчи фокусът на разсейване е въображаем и се намира от същата страна, от която светлината пада върху лещата.

Точката на оптичната ос точно в средата на лещата се нарича неин оптичен център. А разстоянието от оптичния център до фокуса на лещата е фокусното разстояние на лещата.

Фокусното разстояние зависи от степента на кривина на сферичните повърхности на лещата. По-изпъкналите повърхности ще пречупват повече лъчите и съответно ще намалят фокусното разстояние. Ако фокусното разстояние е по-късо, тогава този обектив ще даде по-голямо увеличение на изображението.

Оптична сила на лещата: формула, мерна единица

За да се характеризира увеличителната сила на лещата, беше въведена концепцията за "оптична мощност". Оптичната сила на лещата е реципрочната на нейното фокусно разстояние. Оптичната сила на лещата се изразява по формулата:

където D е оптичната сила, F е фокусното разстояние на лещата.

Мерната единица за оптичната сила на лещата е диоптър (1 диоптър). 1 диоптър е оптичната сила на такава леща, чието фокусно разстояние е 1 метър. Колкото по-малко е фокусното разстояние, толкова по-голяма ще бъде оптичната сила, тоест толкова повече този обектив увеличава изображението.

Тъй като фокусът на разсейващата леща е въображаем, ние се съгласихме да считаме нейното фокусно разстояние за отрицателна стойност. Съответно неговата оптична сила също е отрицателна стойност. Що се отнася до събирателната леща, нейният фокус е реален, следователно както фокусното разстояние, така и оптичната сила на събирателната леща са положителни стойности.

За да се контролират светлинните лъчи, тоест да се промени посоката на лъчите, се използват специални устройства, например лупа, микроскоп. Основната част от тези устройства е обективът.

Лещите са прозрачни тела, ограничени от двете страни със сферични повърхности.

Има два вида лещи - изпъкнали и вдлъбнати.

Леща, чиито ръбове са много по-тънки от средата изпъкнал(Фиг. 151, а).

Ориз. 151. Видове лещи:
а - изпъкнал; b - вдлъбнат

Това е леща, чиито ръбове са по-дебели от средата вдлъбнат(Фиг. 151, b).

Правата линия AB, минаваща през центровете C 1 и C 2 (фиг. 152) на сферичните повърхности, които ограничават лещата, се нарича оптична ос.

Ориз. 152. Оптична ос на лещата

Насочвайки сноп от лъчи, успоредни на оптичната ос на лещата, към изпъкнала леща, ще видим, че след пречупване в лещата, тези лъчи пресичат оптичната ос в една точка (фиг. 153). Тази точка се нарича фокус на обектива. Всяка леща има два фокуса, по един от всяка страна на лещата.

Ориз. 153. Събирателна леща:
а - преминаването на лъчи през фокуса; b - изображението му на диаграмите

Разстоянието от лещата до нейния фокус се нарича фокусно разстояние на обективаи се отбелязва с буквата F.

Ако сноп от успоредни лъчи се насочи към изпъкнала леща, то след пречупване в лещата те ще се съберат в една точка - F (виж фиг. 153). Следователно изпъкналата леща събира лъчите, идващи от източника. Следователно, изпъкнала леща се нарича събиране.

Когато лъчите преминават през вдлъбната леща, се наблюдава различна картина.

Нека пуснем сноп лъчи, успореден на оптичната ос, върху вдлъбната леща. Ще забележим, че лъчите от лещата ще излизат в разнопосочен сноп (фиг. 154). Ако такъв разнопосочен лъч от лъчи влезе в окото, тогава на наблюдателя ще изглежда, че лъчите излизат от точка F. Тази точка се намира на оптичната ос от същата страна, от която светлината пада върху лещата, и се нарича въображаем фокусвдлъбната леща. Такава леща се нарича разсейване.

Ориз. 154. Разсейваща леща:
а - преминаването на лъчи през фокуса; b - изображението му на диаграмите

Лещите с по-изпъкнали повърхности пречупват лъчите повече от лещите с по-малка кривина (фиг. 155).

Ориз. 155. Пречупване на лъчи от лещи с различна кривина

Ако една от двете лещи има по-късо фокусно разстояние, то тя дава по-голямо увеличение (фиг. 156). Оптичната сила на такъв обектив е по-голяма.

Ориз. 156. Увеличение на обектива

Лещите се характеризират със стойност, наречена оптична мощност на лещата. Оптичната мощност се обозначава с буквата D.

Оптичната сила на лещата е реципрочната на нейното фокусно разстояние..

Оптичната сила на лещата се изчислява по формулата

Единицата за оптична мощност е диоптър (dptr).

1 диоптър е оптичната сила на леща с фокусно разстояние 1 m.

Ако фокусното разстояние на лещата е по-малко от 1 m, тогава оптичната сила ще бъде по-голяма от 1 диоптър. В случай, че фокусното разстояние на лещата е по-голямо от 1 m, нейната оптична сила е по-малка от 1 диоптър. Например,

ако F = 0,2 m, тогава D = 1 / 0,2 m = 5 диоптъра,
ако F = 2 m, тогава D = 1/2 m = 0,5 диоптъра.

Тъй като разсейващата леща има въображаем фокус, се съгласихме да считаме нейното фокусно разстояние за отрицателна стойност. Тогава оптичната сила на разсейващата леща ще бъде отрицателна.

Оптичната сила на събирателната леща беше договорено да се счита за положителна стойност.

Въпроси

1. В какво е външен видобективи, можете да разберете кой е с по-късо фокусно разстояние?
2. Кой от двата обектива с различно фокусно разстояние дава по-голямо увеличение?
3. Как се нарича оптичната сила на лещата?
4. Как се нарича единицата за оптична мощност?
5. Оптичната сила на коя леща се приема за единица?
6. Как се различават лещите една от друга, оптичната сила на една от които е +2,5 диоптъра, а другата -2,5 диоптъра?

Упражнение 48

1. Сравнете оптичните мощности на лещите, показани на фигура 155.
2. Оптичната сила на лещата е -1,6 диоптъра. Какво е фокусното разстояние на този обектив? Възможно ли е да се получи реален образ с него?

Оптичната сила на лещата. Кой обектив е по-силен?

Автор: На фиг. 8.3 показва две събирателни лещи. Върху всеки от тях пада паралелен сноп лъчи, които след пречупване се събират в главния фокус на лещата. Какво мислите (на базата на здравия разум), кой от двата обектива по-силен?

Читател:от здрав разумпо-силен обектив на фиг. 8.3, Азащото тя по-силенпречупва лъчите и следователно след пречупване те се събират по-близо до обективаотколкото в случая, показан на фиг. 8.3 , б.

Оптична сила на лещата- Това физическо количество, обратно на фокусното разстояние на лещата:

Ако фокусното разстояние се измерва в метри: [ Е] = m, след това [ д] = 1м. Има специално наименование за мерната единица за оптична мощност 1/m - диоптър(dptr).

И така, оптичната сила на лещата се измерва в диоптри:

= 1 диоптър.

Един диоптър е оптичната сила на такава леща, при която фокусното разстояние е един метър: F= 1м.

Съгласно формула (8.1) оптичната мощност на събирателна леща може да се изчисли по формулата

. (8.2a)

Читател: Разгледахме случая двойноизпъкнала леща, но все пак лещите биват и двойновдлъбнати, и вдлъбнато-изпъкнали, и плоско-изпъкнали и т.н. Как да изчислим фокусното разстояние на обектив общ случай?

Автор: Може да се покаже (чисто геометрично), че във всеки случай формулите (8.1) и (8.2) ще бъдат валидни, ако вземем стойностите на радиусите на сферичните повърхности Р 1 и Р 2 със съответните знаци: "плюс", ако съответната сферична повърхност е изпъкнала, и "минус", ако е вдлъбната.

Например, при изчисляване по формула (8.2) оптичните сили на лещите, показани на фиг. 8.4 трябва да се вземат следните знаци за количества Р 1 и Р 2 в тези случаи: а) Р 1 > 0 и Р 2 > 0, тъй като и двете повърхности са изпъкнали; б) Р 1 < 0 и Р 2 < 0, тъй като и двете повърхности са вдлъбнати; в случай в) Р 1 < 0 и Р 2 > 0, тъй като първата повърхност е вдлъбната, а втората е изпъкнала.

Ориз. 8.4

Читател: А ако една от повърхностите на лещата (например първата) не е сферична, а плоска?

Ориз. 8.5

Читател: Стойност Е(и съответно, д) по формули (8.1) и (8.2) могат да се окажат отрицателни. Какво означава?

Автор: Това означава, че този обектив разсейване. Тоест лъч от лъчи, успореден на главната оптична ос, се пречупва, така че самите пречупени лъчи образуват разнопосочен лъч, но продълженията на тези лъчи се пресичат предиравнина на лещата на разстояние, равно на | Е| (фиг. 8.5).

СПРИ СЕ! Решете сами: A2-A4.

Задача 8.1.Пречупващите повърхности на лещата са концентрични сферични повърхности. Голям радиус на кривина Р= 20 см, леща дебел л= 2 cm, индекс на пречупване на стъкло П= 1,6. Обективът събира ли се или се разсейва? Намерете фокусното разстояние.

Ориз. 8.6

Какво означава понятието оптична сила на леща? Как се изчислява този параметър? Има определени принципи и изчисления, по които се определя този показател. Формулата за изчисление използва определен набор от параметри и аргументи. Но първо трябва да определите какво означава тази концепция и след това да преминете към изчисленията. След това можете да се запознаете практическо приложение тази концепцияВ днешно време. Също така е необходимо да се разбере с какво се измерва оптичната сила на лещата. И така, да започваме!

Запознаването с концепцията за оптичната сила на лещата ще ви позволи да научите най-интересните и подходящи факти и да участвате във вълнуващи изследвания.

Какво е леща и какво означава понятието "оптична сила на леща"?

Първоначално дефинираме понятието дума "леща". Това е прозрачно тяло, което е ограничено от двете страни със сферични повърхности. Обикновено лещите се разделят на два вида: изпъкнали и вдлъбнати. В първия вариант ръбовете на тази леща са много по-тънки от средата. Но във втория вариант в обектива ръбовете ще бъдат много по-дебели от средата на обектива. Също така си струва да се отбележи, че тези два вида лещи имат специфични имена. Например ще се нарече изпъкнала леща събиране. Защото успоредните лъчи, които се насочват към тези лещи при пречупване, се събират в една точка. Но вдлъбнатата леща ще бъде наречена разсейване. Тук лъчите, които са насочени към лещата, преминавайки през нея, просто се разпръскват. Можете да видите как се различават видовете такива лещи на фигурата по-долу.

Сега, след като разбрахме какво представляват лещите, можем да преминем към ключова концепция- към оптичната сила на лещата. Определяне на оптичната сила на лещае реципрочната стойност на фокусното разстояние на дадена леща. Тази стойност характеризира способността на различни лещи и специални системи от такива лещи да пречупват светлината. Струва си да се отбележи, че колкото по-късо е това разстояние на обектива, толкова по-голямо увеличение ще даде. Тоест можете да забележите такъв детайл, че обективът с по-голяма оптична мощност ще има по-късо фокусно разстояние.

Моля, обърнете внимание, че информацията за това как ултравиолетовото служи съвременна наукаи индустрията е на разположение на този адрес: .

Формулата за оптичната сила на снимката на обектива

По-долу има снимки по темата на статията "Закони за отражение и пречупване на светлината". За да отворите фотогалерията, просто щракнете върху миниатюрата на изображението.

Пречупването на светлината се използва широко в различни оптични инструменти: фотоапарати, бинокли, телескопи, микроскопи. Незаменима и най-съществена част от подобни устройства е обективът. А оптичната сила на лещата е една от основните величини, които характеризират всяка

оптична лещаили оптичното стъкло е светлопропускливо стъклено тяло, което е ограничено от двете страни със сферични или други извити повърхности (една от двете повърхности може да е плоска).

Според формата на граничните повърхнини те биват сферични, цилиндрични и др. Лещите, които имат среда, която е по-дебела от ръбовете, се наричат ​​изпъкнали; с ръбове по-дебели от средата - вдлъбнати.
Ако поставим паралелен сноп от светлинни лъчи върху a и поставим екран зад него, тогава като го преместим спрямо лещата, ще получим малко светло петно ​​върху него. Именно тя, пречупвайки падащите върху нея лъчи, ги събира. Затова се нарича събирателство. Вдлъбната леща, която пречупва светлината, я разпръсква настрани. Нарича се разпръскване.

Центърът на лещата се нарича неин оптичен център. Всяка права линия, която минава през нея, се нарича оптична ос. А оста, пресичаща централните точки на сферичните пречупващи повърхности, се нарича главна (главна) оптична ос на лещата, а останалите - странични оси.

Ако е насочен към аксиален лъч, успореден на неговата ос, след като го премине, той ще пресече оста на определено разстояние от нея. Това разстояние се нарича фокусно разстояние, а самата пресечна точка е неговият фокус. Всички лещи имат две фокусни точки, които са разположени от двете страни. Въз основа на това може теоретично да се докаже, че всички аксиални лъчи или лъчи, които се приближават до главната оптична ос, падащи върху тънка събирателна леща, успоредна на нейната ос, се събират във фокус. Опитът потвърждава това теоретично доказателство.

Пускайки лъч от аксиални лъчи, успореден на главната оптична ос върху тънка двуъгълна леща, откриваме, че тези лъчи излизат от нея в лъч, който се разминава. Ако такъв разнопосочен лъч попадне в окото ни, ще ни се стори, че лъчите излизат от една точка. Тази точка се нарича въображаем фокус. Равнината, която е начертана перпендикулярно на главната оптична ос през фокуса на лещата, се нарича фокална равнина. Обективът има две фокални равнини и те са разположени от двете му страни. Когато към лещата се насочи лъч от лъчи, които са успоредни на някоя от второстепенните оптични оси, този лъч след пречупване се събира на съответната ос в пресечната й точка с фокалната равнина.

Оптичната сила на лещата е реципрочната на нейното фокусно разстояние. Определяме го с помощта на формулата:
1/F=D.

Мерната единица за тази сила се нарича диоптър.
1 диоптър е оптичната сила на леща, която е 1 m.
За изпъкналите лещи тази сила е положителна, докато за вдлъбнатите лещи е отрицателна.
Например: Каква ще бъде оптичната сила на изпъкнала леща за очила, ако F = 50 cm е нейното фокусно разстояние?
D = 1/F; според условието: F = 0,5 m; следователно: D = 1 / 0,5 = 2 диоптъра.
Големината на фокусното разстояние и, следователно, оптичната сила на лещата се определя от веществото, от което се състои лещата, и радиуса на сферичните повърхности, които я ограничават.

Теорията дава формула, по която може да се изчисли:
D = 1/F = (n - 1)(1/R1 + 1/R2).
В тази формула n е пречупването на веществото на лещата, R1, 2 са радиусите на кривината на повърхността. Радиусите на изпъкналите повърхности се считат за положителни, а вдлъбнатите - за отрицателни.

Естеството на изображението на обекта, получено от лещата, т.е. неговият размер и позиция, зависи от местоположението на обекта спрямо лещата. Местоположението на обект и неговата величина могат да бъдат намерени с помощта на формулата на лещата:
1/F = 1/d + 1/f.
За да определим линейното увеличение на леща, използваме формулата:
k = f/d.

Оптичната сила на лещата е понятие, което изисква подробно проучване.