Величины, характеризующие линзу

Задание по физике 27-30.04.2020(2-ой урок)

Линзы. Построение изображения в линзах.

Лекция

1. Выучить основные понятия, определения и формулы по теме «Линзы. Построение изображения в линзах», по учебнику В.Ф.Дмитриевой или по приложенному в файле теоретическому материалу. Ссылка на указанные темы в электронном источнике:

https://fizi4ka.ru/egje-2018-po-fizike/optika.html

 

 

2. Составить глоссарий основных понятий и величин.

3. Ответить на контрольные вопросы по теме:

Контрольные вопросы

1. Что такое линза?

2. Что такое собирающая и рассеивающая линза?

3. Что такое фокусное расстояние?

4. Какие характеристики линзы вы знаете?

5. Напишите формулу тонкой собирающей линзы и назовите величины в ней.

6. Перечислите основные лучи для построения изображения в линзе.

7. Можно ли построить изображение предмета, находящегося в фокусе линзы?

8. Что такое мнимое изображение?

9. Назовите единицу измерения оптической силы линзы.

10. Что такое линейное увеличение линзы?

Конспект теоретического материала

Линзы. Оптическая сила линзы

Линза – это прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими или криволинейными поверхностями, одна из которых может быть плоской.

Тонкая линза – физическая модель линзы, в которой ее толщиной можно пренебречь по сравнению с диаметром линзы.

Классификация линз

1. По форме:

• выпуклые – это линзы, у которых средняя часть толще, чем края;
• вогнутые – это линзы, у которых края толще, чем средняя часть.

2. По оптическим свойствам:

• собирающие – это линзы, после прохождения которых параллельный пучок лучей собирается в одной точке;

• рассеивающие – это линзы, после прохождения которых параллельный пучок лучей рассеивается.

Условные обозначения:

Величины, характеризующие линзу

Главная оптическая ось – это прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы.

Оптический центр линзы – это точка пересечения главной оптической оси с линзой, проходя через которую луч не изменяет своего направления.

Побочная оптическая ось – это любая прямая, проходящая через оптический центр линзы под произвольным углом к главной оптической оси.

Фокус линзы – это точка, в которой пересекаются после преломления лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси.

Обозначение – ​ F ​.

Фокусное расстояние – это расстояние от оптического центра линзы до ее фокуса. Обозначение – F, единица измерения – м.

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

Побочный фокус – это точка пересечения побочной оптической оси с фокальной плоскостью.

Оптическая сила линзы – это величина, обратная фокусному расстоянию.

Обозначение – ​ D ​, единица измерения – диоптрия (дптр):

1 дптр – это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Важно!
Оптическая сила линзы зависит от показателя преломления линзы и от радиусов кривизны сферических поверхностей, ограничивающих линзу:

где ​ n л​ – показатель преломления линзы, ​ n ср​ – показатель преломления среды, ​ R 1​ и R 2 – радиусы сферических поверхностей.

Если поверхности выпуклые, то ​ R 1​ > 0 и R 2 > 0, если поверхности вогнутые, то R 1 < 0 и R 2 < 0.

Если одна из поверхностей линзы плоская, например первая, то ​ R 1→∞​, а вторая поверхность выпуклая: R 2 > 0, то

Формула тонкой линзы

где ​ F ​ – фокусное расстояние линзы, ​ d ​ – расстояние от предмета до линзы, ​ f ​ – расстояние от линзы до изображения.

Правило знаков:

• ​ F ​ > 0, если линза собирающая; F < 0, если линза рассеивающая;
• ​ d ​ > 0, если предмет действительный; d < 0, если предмет мнимый (если на линзу падает сходящийся пучок лучей);
• ​ f ​ > 0, если изображение действительное; ​ f ​ < 0, если изображение мнимое.

Линза собирающая, предмет действительный, изображение действительное:

Линза собирающая, предмет действительный, изображение мнимо:

Линза собирающая, предмет мнимый, изображение действительное:

Линза рассеивающая, предмет действительный, изображение мнимое:

Линза рассеивающая, предмет мнимый, изображение мнимое:

Увеличение линзы – это величина, равная отношению линейных размеров изображения к линейным размерам предмета.

Обозначение – ​ Γ ​, единицы измерения – нет.

где ​ H ​ – линейный размер изображения, ​ h ​ – линейный размер предмета.

где ​ f ​ – расстояние от линзы до изображения, ​ d ​ – расстояние от предмета до линзы.

Важно!
При расчете увеличения линзы знаки ​ f ​ и ​ d ​ не учитываются.