Что такое линза
Линза — это прозрачное тело (стекло, пластик, кристалл), ограниченное двумя сферическими или одной сферической и одной плоской поверхностями. Форма поверхностей определяет, как линза преломляет свет.
- Собирающая (выпуклая): середина толще краёв; собирает параллельные лучи в одну точку — фокус.
- Рассеивающая (вогнутая): края толще середины; параллельные лучи расходятся так, как будто исходят из мнимого фокуса на той же стороне, откуда пришли.
Фокус и фокусное расстояние
У собирающей линзы фокус F — реальная точка, где лучи, шедшие параллельно оптической оси, пересекаются после преломления. Расстояние от центра линзы до фокуса — фокусное расстояние F (та же буква, смотрите по контексту).
У рассеивающей линзы фокус мнимый: лучи расходятся, но мозг «видит», что они «приходят» из точки перед линзой.
Формула тонкой линзы
Для тонкой линзы (толщина мала по сравнению с F):
Здесь d — расстояние от предмета до линзы, f — расстояние от линзы до изображения. Знаковое соглашение: для мнимых изображений и рассеивающих линз используются отрицательные значения.
Пример: линза с F = 10 см, предмет на d = 30 см. Тогда 1/f = 1/10 − 1/30 = 2/30, f = 15 см. Изображение — действительное, на расстоянии 15 см по другую сторону линзы.
Оптическая сила
Обратная величина фокусного расстояния называется оптической силой:
Именно в диоптриях выписывают очки. Линза +2 дптр — собирающая с F = 50 см; линза −3 дптр — рассеивающая с |F| = 33 см.
Применения
- Очки: корректируют близорукость (рассеивающие) или дальнозоркость (собирающие).
- Фотоаппарат и глаз: собирающая линза строит действительное уменьшенное изображение на матрице или сетчатке.
- Лупа: используется как увеличительное стекло при расположении предмета ближе фокуса — мнимое увеличенное изображение.
- Микроскоп и телескоп: системы линз для многократного увеличения.
