Линзы. Виды линз

1.

2.

Линза
–
это
оптически
прозрачное
тело,
ограниченное двумя сферическими поверхностями.

3.

ТОНКАЯ
ЛИНЗА —
это
линза, толщина которой значительно
меньше
радиусов
кривизны
её
сферических границ R1 и R2 .
Î

4.

ВИДЫ ЛИНЗ

5.

Собирающие
1 – двояковыпуклая
2 – плоско-выпуклая
3 – вогнуто-выпуклая
Рассеивающие
4 – двояковогнутая
5 – плоско-вогнутая
6 – выпукло-вогнутая

6.

Линзы,
которые
преобразуют
пучок
параллельных лучей в сходящийся и
собирают его в одну точку называют
собирающими линзами.

7.

Линзы, которые преобразуют пучок
параллельных лучей в расходящийся
называют рассеивающими линзами.

8.

ОБОЗНАЧЕНИЯ ТОНКИХ ЛИНЗ
Собирающая
линза
Рассеивающая
линза

9.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЛИНЗЫ
Î
Главная оптическая ось линзы – это прямая, проходящая через
центры О1О2 сферических поверхностей, ограничивающих линзу
Оптический центр линзы О – это точка, в центре линзы,
лежащая на пересечении линзы с её главной оптической осью.

10.

Луч света – это
линия, вдоль которой
переносится световая
энергия.

11.

Луч света
А
Действительное изображение
А
Мнимое изображение
Если изображение лежит на пересечении лучей, то оно
называется действительным.
Если изображение лежит на пересечении продолжения лучей,
то оно называется мнимым.

12.

2F
F
F
2F
О
Главный фокус собирающей линзы F – точка на главной
оптической оси, в которой лучи, падающие параллельно
главной оптической оси собираются после их преломления в
линзе.
Главный фокус собирающей линзы F действительный.
Фокусное расстояние F – это расстояние ОF от главного фокуса
до центра линзы (О).
СИ: [F] = 1м (метр)

13.

2F
F
F
2F
О
В главном фокусе рассеивающей линзы пересекаются
продолжения лучей, которые до преломления были
параллельны главной оптической оси.
Главный фокус рассеивающей линзы мнимый.
Главных фокусов два; они расположены на главной оптической
оси на одинаковом расстоянии от оптического центра по обе
стороны линзы.

14.

Прямая, проходящая через оптический центр линзы не
совпадающая с главной оптической осью называется побочной
оптической осью.

15.

Фокальная плоскость линзы – плоскость, проходящая через
главный фокус линзы перпендикулярно главной оптической
оси.

16.

Точка пересечения побочной оптической оси с фокальной
плоскостью называется побочным фокусом ( F' )
В побочном фокусе сходятся все лучи, падающие на линзу
параллельно побочной оптической оси.

17.

1
фокальная плоскость
2
3
О
F
3
F'
2
1
В побочном фокусе сходятся все лучи, падающие на линзу
параллельно побочной оптической оси.

18.

Оптическая сила линзы – это величина, обратная
фокусному расстоянию линзы
Оптическая
сила
линзы
преломляющие свойства линзы
характеризует
СИ: [D] = 1/м = 1дптр (диоптрия)
1
D
F

19.

ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В
ЛИНЗАХ
Изображение любой точки предмета, полученное с
помощью оптического прибора, лежит на пересечении
двух световых лучей
луч 1
А
луч 2
При построении изображений в линзах
удобно использовать три основных луча

20.

Правила трех лучей
Случай собирающей линзы
A
1
О
F
F
1 – Луч, падающий параллельно главной оптической оси
линзы после преломления проходит через первый фокус.

21.

Правила трех лучей
Случай рассеивающей линзы
A
1
О
F
F
1 – Луч падает параллельно главной оптической оси.
После преломления в линзе продолжение луча проходит
через первый фокус.

22.

Правила трех лучей
Случай собирающей линзы
A
2
О
F
F
2 – Луч, проходящий через оптический центр О не изменяет
направление, т.е. не преломляется.

23.

Правила трех лучей
Случай рассеивающей линзы
A
2
О
F
F
2 – Луч, проходящий через оптический центр О не изменяет
направление, т.е. не преломляется.

24.

Правила трех лучей
Случай собирающей линзы
A
3
О
F
F
3 – Падающий луч, проходящий через фокус, после преломления
проходит параллельно главной оптической оси .

25.

Пример построения изображения точки в
собирающей линзе
точка
A
1
О
F
F

26.

Пример построения изображения точки в
собирающей линзе
точка
A
1
2
О
F
F
A
изображение

27.

Пример построения изображения точки в
собирающей линзе
точка
A
1
2
3
О
F
F
A
изображение

28.

ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ
1. Изобразить линзу и ее оптическую ось.
2. По обе стороны линзы отметить главный фокус и
двойное фокусное расстояние.
3. Изобразить предмет в соответствии с заданием.
4. Из верхней точки предмета провести два луча
(параллельно главной оптической оси и через центр линзы) и
найти точку их пересечения (или точку пересечения их
продолжения) – это изображение верхней точки предмета.
5. Аналогично
предмета.
построить
изображение
нижней
точки
6. Стрелкой соединить изображения верхней и нижней
точек предмета – это и есть изображение предмета. Стрелка
указывает верх изображения.
7. Описать изображение.

29.

ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ
В'
А
F
2F
F
2F
В
А'
Изображение
предмет
изображение
• действительное
• перевернутое
• увеличенное

30.

А
А'
F
F
2F
2F
В'
В
Изображение
предмет
изображение
• мнимое
• прямое
• уменьшенное

31.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЛИНЗЕ
предмет
h
изображение
F
d
d
f
F
h
H
–
–
–
–
–
F
H
f
расстояние от предмета до линзы
расстояние от линзы до изображения
фокусное расстояние линзы
высота предмета
высота изображения

32.

ФОРМУЛА ТОНКОЙ ЛИНЗЫ
1 1
1
d f
F
1 1
1
d f
D
ПРАВИЛО ЗНАКОВ
F
+
(плюс)
действительный фокус
F
f
–
(минус)
мнимый фокус
+
(плюс)
действительное
изображение
f
–
(минус)
мнимое изображение
собирающая линза
рассеивающая линза

33.

ЛИНЕЙНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ТОНКОЙ ЛИНЗЫ
Формула линейного увеличения линзы
f H
Г
F h
Увеличение линзы ( Г ) – это отношение
линейного размера изображения H
к
линейному размеру предмета h
При увеличенном изображении – увеличение
больше единицы ( Г > 1).
При уменьшенном изображении – увеличение
меньше единицы ( Г< 1).

34.

ВИДЫ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗАХ
Предмет
Изображение
Расстояние от Расстояние
предмета до
от линзы до
линзы
изображения
Вид
изображения
Ориентация,
размер, применение
d
f
d > 2F
F< f< 2F
d = 2F
f = 2F
Действительное перевернутое, равное ( Г=
(на экране)
1)
F < d <2F
f > 2F
Действительное перевернутое, увеличенное
(на экране)
( Г > 1), проекционный
аппарат, фильмоскоп
d=F
d<F
Действительное перевернутое,
(на экране)
уменьшенное (0 < Г <1),
фотоаппарат
Изображения нет, лучи вышедшие из одной точки после
преломления параллельны между собой (получение
параллельного пучка света в оптических приборах)
f >d
Мнимое (на
продолжении
преломленных
лучей)
Прямое (неперевернутое),
увеличенное (Г > 1), лупа,
окуляры микроскопа,
телескопа, бинокля

35.

ПРИМЕРЫ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЛИНЗЫ

36. Предмет находится между двойным фокусом и фокусом линзы (2F>d>F)

Предмет находится между двойным
фокусом и фокусом линзы (2F>d>F)
Изображение:
действительное (f>0),
увеличенное,
перевернутое
B
D<0, H>h, |Г|>1
h
A'
2F A
F
О
F
2F
H
B'

37. Предмет находится на фокусном расстоянии от линзы (d=F)

Изображение:
отсутствует
(лучи не пересекаются)
B
2F
AF
О
F
2F

38. Предмет находится за двойным фокусом линзы (d>2F)

Предмет находится за двойным
фокусом линзы (d>2F)
Изображение:
действительное (f>0),
уменьшенное,
перевернутое
B
D<0, H>h, |Г|>1
h
A'
A
2F
F
О
F
2F
H
B'

39. Предмет находится между главным фокусом и линзой (d<F)

Предмет находится между главным
фокусом и линзой (d<F)
Изображение:
мнимое (f<0),
увеличенное,
прямое
B'
H
D<0, H>h, |Г|>1
B
h
A'
2F
FA
О
F
2F

40.

Предмет находится между главным фокусом
и фокусом рассеивающей линзой (d<F)
Изображение:
всегда:
мнимое (f<0),
увеличенное,
прямое
1
В
h
2F А
1
D>0, H<h, |Г|>1
В'
H
О
А'
F
F
f
d
2F
2
Изображение
всегда:
мнимое (f<0),
увеличенное,
прямое
H<h, D>0, |Г|>1

41. Предмет, расположенный параллельно главной оптической оси.

Изображение:
действительное (f>0),
увеличенное,
повернутое
B
A
2F
D<0, H>h, |Г|>1
F
О
F
A'2F
B'

42. Графическое определение положения оптического центра и главного фокуса линзы.

3
F
1
О
2

43.

ЛУПА
Лупа – короткофокусная линза.
Изображение: мнимое, увеличенное, прямое.

44. Получение изображения на сетчатке

ГЛАЗ
Получение изображения на сетчатке
Роговица, водянистая среда, хрусталик и
стекловидное тело составляют оптическую
систему глаза.

45. Дефекты зрения. Близорукость

Близкие предметы видны
хорошо – изображение на
сетчатке
Удаленный предмет виден
плохо – изображение за
сетчаткой
Коррекция зрения очками