4.2. Зеркала и линзы



Плоским зеркалом называется плоская поверхность, зеркально отражающая свет. Изображение предмета в плоском зеркале мнимое, т. е. образуется за зеркалом. Оно находится на таком же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.

Рисунок 4.2.1.
Изображение в плоском зеркале.

Линзами называются прозрачные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями. Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, называется главной оптической осью, а точка ее пересечения с тонкой линзой – оптическим центром. Лучи, параллельные оптической оси выпуклой (собирающей) линзы, соберутся после преломления в фокусе. У каждой линзы два фокуса – по одному с каждой стороны линзы. Расстояние от линзы до фокуса называется фокусным расстоянием F.

В вогнутой (рассеивающей) линзе лучи, параллельные оптической оси, после преломления расходятся. Их продолжения пересекаются в переднем фокусе линзы.

Рисунок 4.2.2.
Прохождение параллельных лучей через линзу.

Чем сильнее линза отклоняет световые лучи, тем больше у нее оптическая сила D – величина, равная обратному фокусному расстоянию:
  

Оптическая сила измеряется в диоптриях (дптр). Оптическую силу собирающей линзы условились считать положительной, а рассеивающей – отрицательной величиной.

Изображение точки в линзе проще всего построить по пересечению двух лучей, исходящих из этой точки. Как правило, в качестве одного из лучей берут луч, параллельный оптической оси (после прохождения линзы он пересечет оптическую ось в фокусе), а в качестве второго – луч, проходящий через оптический центр линзы (он не меняет своего направления). В рассеивающей линзе изображение предмета всегда мнимое, прямое и уменьшенное. В собирающей линзе изображение может быть мнимым, прямым и увеличенным (d < F) и действительным перевернутым (увеличенным при F < d < 2F и уменьшенным при d > 2F).

Рисунок 4.2.3.
Построение изображения в собирающей линзе.
Рисунок 4.2.4.
Построение изображения в рассеивающей линзе.

Расстояние f до изображения в линзе зависит от расстояния d до предмета. Зависимость определяется формулой линзы:
  

Линейное увеличение линзы Γ – это отношение линейных размеров изображения h' к размерам предмета h. В современных приборах могут использоваться сложные оптические системы.

Рисунок 4.2.5.
Фотоаппарат.

Фотоаппарат представляет собой замкнутую светонепроницаемую камеру. Изображение фотографируемых предметов создается на фотопленке системой линз, которая называется объективом. Специальный затвор позволяет открывать объектив на время экспозиции.

Особенностью работы фотоаппарата является то, что на плоской фотопленке должны получаться достаточно резкими изображения предметов, находящихся на разных расстояниях.

Рисунок 4.2.6.
Проекционный аппарат.

Проекционный аппарат предназначен для получения крупномасштабных изображений. Объектив O проектора фокусирует изображение плоского предмета (диапозитив D) на удаленном экране Э. Система линз K, называемая конденсором, предназначена для того, чтобы сконцентрировать свет источника S на диапозитиве. На экране Э создается действительное увеличенное перевернутое изображение. Увеличение проекционного аппарата можно менять, приближая или удаляя экран Э с одновременным изменением расстояния между диапозитивом D и объективом O.



© Интерактивная физика




Использованы материалы сайта www.physics.ru