Основные очаги F и F’ — передний и задний. Это точки, в которых лучи света, падающие параллельно главной оси, пересекаются в оптической системе после преломления. Длина фокусов вычисляется по главным точкам системы.
Оптические линзы (физика): определение, описание, формула и решение
Некоторые объекты могут изменять плотность падающего электромагнитного излучения. То есть они могут увеличить его, сфокусировав в одной точке, или уменьшить, рассеяв. В физике эти объекты называются линзами. Давайте рассмотрим это более подробно.
Этот термин относится абсолютно к любому объекту, который может изменить направление распространения электромагнитного излучения. Это общее определение линзы в физике, которое включает в себя оптическое стекло, магнитные линзы и гравитационные линзы.
Эта статья посвящена оптическому стеклу, которое представляет собой объект, окруженный двумя поверхностями из прозрачного материала. Одна из этих поверхностей должна быть изогнутой (т.е. должна быть частью сферы конечного радиуса). В противном случае объект не имеет свойств, изменяющих направление распространения лучей.
Принцип работы линзы
Суть работы этого простого визуального объекта заключается в явлении преломления солнечного света. В начале XVII века известный голландский физик и астроном Виллеброрд Снелл ван Руйен опубликовал закон преломления. Сегодня она носит его имя. Этот закон сформулирован следующим образом. Когда солнечный свет проходит через границу раздела двух оптически прозрачных сред, произведение угла падения между лучами и синуса угла, перпендикулярного к поверхности, на показатель преломления среды, в которую они попадают, является постоянным.
Чтобы пояснить вышесказанное, приведем пример. Когда свет падает на поверхность воды, угол между его нормальной плоскостью и лучом равен θ1. Затем луч света преломляется и начинает распространяться через воду под углом θ2 уже по отношению к нормали к поверхности. Согласно закону Снелла, имеем: sin(θ1)* n1 = sin(θ2)* n2, где n1 и n2 — показатели преломления воздуха и воды соответственно. Что такое показатель преломления? Это величина, показывающая, во сколько раз скорость распространения электромагнитной волны в вакууме больше скорости распространения электромагнитной волны в оптически прозрачной среде. Другими словами, n = c / v. Где c и v — скорости света в вакууме и в среде, соответственно. соответственно.
Физика возникновения преломления заключается в реализации принципа Ферма. Согласно ему, свет перемещается из одной точки пространства в другую таким образом, что ему требуется наименьшее возможное время для преодоления расстояния.
Виды линз
Форма оптических линз в физике однозначно определяется формой образующих их поверхностей. Эта форма определяет направление преломления падающих на них лучей света. Если кривизна поверхности положительная (выпуклая), луч света распространяется ближе к оптической оси при выходе из линзы (см. ниже). И наоборот, если кривизна поверхности отрицательная (вогнутая), луч, проходя через оптическую линзу, удаляется от своей центральной оси.
Обратите внимание, что поверхность с кривизной преломляет световой луч равномерно (в соответствии с законом Стелла), в то время как нормальная поверхность имеет другой наклон относительно оптической оси, поэтому преломленный световой луч ведет себя по-другому.
Линза, окруженная двумя изогнутыми поверхностями, называется собирательной линзой. Затем, образованный двумя отрицательно изогнутыми поверхностями, называется рассеянием. Все остальные типы оптических стекол связаны с комбинацией вышеуказанных поверхностей с одним дополнительным уровнем. Обладает ли комбинированная линза диффузными или собирающими свойствами, зависит от общей кривизны лучей света на этой поверхности.
Обратите внимание, что поверхность с кривизной преломляет световой луч равномерно (в соответствии с законом Стелла), в то время как нормальная поверхность имеет другой наклон относительно оптической оси, поэтому преломленный световой луч ведет себя по-другому.
Что такое линза
Великолепные линзы известны с древности. Они были очень похожи на чечевицу (латинское lens), отсюда и современное название. Они использовались для увеличения изображений для людей с ослабленным зрением.
Линза оптической системы — это кусок стекла или другого прозрачного материала с гладкой полированной сферической поверхностью.
Благодаря этим свойствам они могут изменять направление проходящего через них света и поэтому используются в различных устройствах.
Виды линз
В зависимости от поведения лучей света, проходящих через них, они бывают в виде коллекторов и рассеивателей.
Первые выпуклые с обеих сторон и называются амфикирта. Они также известны как изогнутые, выпуклые и выпуклые.
Диафрагма имеет полую форму и называется амфикирта. Конечно, существуют и другие формы: полый уровень и полый.
Главная оптическая ось линзы
Свет, проходящий через сферические поверхности, ведет себя аномально. По краям он преломляется сильнее, чем в центре. Причиной этого является более сильное искривление по краям.
Поэтому, чем ближе к центру находится луч, тем меньше отводится в стороны. В геометрическом центре линзы, также известном как оптический центр, свет вообще не преломляется и проходит через обычное оконное стекло.
Симметричные линзы имеют этот центр, а другие разновидности — внешний.
Линия, проходящая через эту точку по прошлому курсу и оставшемуся ненарушенным радиусу, называется главной визуальной осью.
Дисперсия света — это явление, обусловленное зависимостью показателя преломления вещества от частоты или соответствующей длины волны света и называемое дисперсией света. Чтобы распространить тебя.
Двояковогнутая линза.
Здесь вы увидите совсем другую линзу, описываемую двумя полыми сферическими поверхностями (рис. 4). Такие линзы называются двойными впадинами. Используя закон преломления, он следует за ходом двух лучей света, как описано выше.
 |
| Рис. 4. Преломление в двояковогнутой линзе |
Поскольку главная ось перпендикулярна оси симметрии линзы на обеих сферических поверхностях, радиусы, выходящие из точки и проходящие через главную ось, не преломляются.
Радиусы, параллельные главной оси, начинают удаляться после первого преломления (после перехода из воздуха в стекло) и еще больше удаляются от главной оси после второго преломления (после перехода из стекла в воздух).
Двухкруговые линзы преобразуют параллельные пучки света в расходящиеся (рис. 5) и поэтому называются думающими линзами.
Диверсия также имеет сферическую форму. Это происходит потому, что расширение светового луча не видно в одной и той же точке. Чем дальше радиус падения от главной зрительной оси, тем дальше радиус преломления проходит через главную зрительную ось линзы.
Как и в случае с бинокулярными линзами, сферическое отклонение практически незаметно в близком, узком пучке (рис. 6). Расширения пучка света, расходящиеся от линзы, сливаются приблизительно в одной точке — фокальной точке линзы.
Когда такие расходящиеся лучи попадают в наши глаза, мы видим яркое пятно за линзой! Почему; вспомните, как формируются изображения в плоском зеркале. Наш мозг обладает способностью продолжать движение до тех пор, пока расходящиеся лучи не пересекутся и не создадут иллюзию яркого объекта в точке пересечения (так называемое воображаемое изображение). В данном случае мы видим именно такое замечательное изображение в фокусе объектива.
 |
| Рис. 5. Сферическая аберрация в двояковогнутой линзе |
 |
| Рис. 6. Преломление узкого пучка в рассеивающей линзе |
Виды собирающих и рассеивающих линз.
Рассматривались два типа линз: биконвексные линзы, которые являются выпуклыми линзами, и биконвексные линзы, которые являются диффузными линзами. Существуют и другие примеры собирающих и рассеивающих линз.
Полный ассортимент всасывающих линз показан на рисунке 7. 7.
Помимо известных нам выпуклых линз, существуют выпуклые линзы, плосковыпуклые линзы с одной из плоских поверхностей и вогнуто-выпуклые линзы, сочетающие вогнутые и выпуклые граничные поверхности. Обратите внимание, что в вогнутых линзах выпуклая поверхность более изогнута (меньший радиус кривизны), поэтому коллективное действие выпуклой преломляющей поверхности больше, чем рассеивающий эффект вогнутой линзы и линзы в целом. Это коллекционный объектив.
Список всех возможных рассеивающих линз приведен на рисунке 8.
Помимо двояковогнутых линз, наблюдаются также плоско-вогнутые линзы (плоские с одной стороны) и выпукло-вогнутые линзы. Вогнутая поверхность выпукло-вогнутой линзы сильно изогнута, поэтому диспергирующее действие вогнутой границы перекрывает фокусирующее действие выпуклой границы, и линза обладает идеальной дисперсией.
 |
| Рис. 7. Собирающие линзы |
 |
| Рис. 8. Рассеивающие линзы |
Постройте путь лучей самостоятельно с помощью линзы, которую мы не рассматривали, и посмотрите, действительно ли они собираются или рассеиваются. Это отличное упражнение и не вызывает никаких проблем. Это точно такая же конструкция, как мы делали выше.
Обратите внимание, что в случае собирающей линзы преломляющиеся лучи сами переходят в фокус, тогда как в случае рассеивающей линзы в фокус переходят их продолжения. Поэтому было решено, что выпуклая линза является фактическим фокусом, а диффузная — большим.
Линзы. Оптическая сила линзы
Для управления лучами света, то есть для изменения направления лучей, были изобретены специальные приборы, такие как очки. Многие люди носят очки. Но задумывались ли вы когда-нибудь, что такое очки и какова их роль? Очки — это линзы. В этом уроке вы узнаете, что такое линза и какой тип линз называется тонкой линзой. Вы также узнаете об основных типах линз и их свойствах.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к видеоурокам по этому и другим наборам, необходимо приобрести их в каталоге и добавить в личный кабинет.
Конспект урока «Линзы. Оптическая сила линзы»
В предыдущем уроке мы рассмотрели явление преломления света. Следует напомнить, что когда свет переходит из среды с одной оптической плотностью в среду с другой оптической плотностью, световой луч на границе раздела преломляется.
Для управления световым лучом, то есть для изменения его направления, изобрели специальные устройства, такие как очки. Многие люди носят очки.
Задумывались ли вы когда-нибудь, что это такое и какова их функция? Стекло — это всего лишь линза. Ни одно оптическое устройство (от простых луп до сложных телескопов) не существует без линз. Что же такое объектив?
Линза — это прозрачное тело, окруженное изогнутой (часто сферической) или изогнутой плоской поверхностью.
Как правило, материалом для изготовления линз служит оптическое или органическое стекло.
Слово чечевица обычно переводится с латыни как чечевица. Чечевица — это растение, плоды которого очень похожи на горох, но горошины не круглые и похожи на полые лепешки. Из-за этого сходства все круглые стаканы называли чечевицей.
Первое упоминание о линзах содержится в древнегреческом произведении Аристопана «Облака», которое датируется 424 годом до нашей эры. Там огонь создается с помощью изогнутого стекла и солнечного света.
Возраст самой старой из найденных линз составляет более 3000 лет.
Нимрудская линза была обнаружена в 1853 году во время раскопок в древнем ассирийском городе Нимруд и сейчас хранится в Британском музее.
Два основных типа линз — выпуклые и вогнутые.
Выпуклые линзы — это линзы, края которых намного тоньше центра.
Линза, края которой толще, чем центр, называется вогнутой.
Линия, проходящая через центр сферы, называется главной осью линзы.
Линза называется тонкой, если ее толщина мала по сравнению с радиусом кривизны ее поверхности. В такой линзе вершины сферы по существу совпадают, и эта точка называется оптическим центром линзы.
Как линза изменяет направление лучей света, попадающих на линзу? Ответьте на этот вопрос с помощью эксперимента. Поместим бинокулярную линзу в центр оптического диска и направим на него луч света вдоль большой оптической оси. Как вы видите, луч проходит через линзу без преломления.
Направление пучка света к оптическому центру под определенным углом к главной оптической оси не изменяет первоначального направления.
В этом случае фокусное расстояние выражается в метрах. Единицей преломляющей силы является диоптр (dptr), который представляет собой преломляющую силу линзы с фокусным расстоянием 1 м.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНЗ
Линии, проходящие через центр, C1 и С2 сферической поверхности, прилегающей к линзе, называются главными осями линзы.
Мы рассмотрим линзы, толщина которых мала по сравнению с радиусом поверхности. Такие линзы называются тонкими. Для этих линз вершины сферической поверхности (точки O1 и О2) практически взаимозаменяемы. Эта точка называется оптическим центром линзы (точка O).
Пусть луч света направлен параллельно главной оптической оси выпуклой линзы. После преломления линзой лучи встречаются в точке F на главной оси. Эта точка называется фокусной точкой объектива. Когда луч света проходит через противоположную линзу, наблюдается то же самое изображение. Каждая линза имеет в общей сложности два очага, по одному с каждой стороны.
Расстояние от точки фокуса до линзы называется фокусным расстоянием линзы, обозначаемым F.
Прохождение луча света через линзу можно наблюдать с помощью простого эксперимента. Линза располагается на пути лучей света, а за линзой помещается движущийся экран. При поочередном перемещении экрана наблюдаются изменения в размере и яркости световых пятен. Положение экрана, при котором видны маленькие яркие пятна, является фокусом объектива.
СОБИРАЮЩИЕ И РАССЕИВАЮЩИЕ ЛИНЗЫ
Линзы делятся на собирающие и рассеивающие, в зависимости от того, что происходит после преломления пучка света, параллельного главной оптической оси линзы.
После преломления лучи света, направленные в линзу, изогнутую вдоль главной зрительной оси, сходятся в одной точке — месте вхождения линзы. Поэтому выпуклую линзу называют изогнутой.
Если такой луч направить на полую линзу, то после преломления линзы пучок расходится.
Если преломленные лучи продолжаются в противоположных направлениях, они достигают одного и того же места на той стороне линзы, куда падает свет. Эта точка называется возможным фокусом, а сама полая линза называется диффузной.
Фокусное расстояние линзы зависит от степени кривизны ее поверхности. Линзы с изогнутыми поверхностями ярче, чем линзы с менее изогнутыми поверхностями. Поэтому их фокусное расстояние будет короче: f1 < F2.
ОПТИЧЕСКАЯ СИЛА ЛИНЗЫ
Помимо фокусного расстояния, объектив также характеризуется величиной, называемой визуальной силой объектива. Зрительная сила линзы обратна ее фокусному расстоянию: d = 1/ f.
Чем короче фокусное расстояние объектива, тем больше его визуальная сила. Это означает, что свет становится более интенсивным.
Единицей зрительной силы линзы является бинокуляр (DPTR). Один бинокль имеет мощность 1 м фокусного расстояния.
Сила зрения и фокусное расстояние считаются отрицательными, потому что мысли имеют большую фокусировку. Зрительная сила и фокусное расстояние всасывающей линзы считаются положительными.
Двойные полые линзы (рис. 3б), плоские полые и выпуклые полые, отводят лучи света в сторону от главной оси. Они называются спат-линзами или отрицательными линзами и обозначаются символом ‘-‘.
Презентация по физике на тему «Линзы»
Отметим, что в соответствии с Федеральным законом «Об образовании в Российской Федерации» 273-ФЗ в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, обучение и воспитание обучающихся с ограниченными возможностями здоровья организуется как в отдельных классах, так и в группах с другими обучающимися.
Уроки профессионального развития
Рабочие листы и материалы для учителей и
Более 2 500 образовательных ресурсов для школьного и домашнего обучения
Линза — это прозрачное тело, окруженное с обеих сторон сферической поверхностью.
Линзы могут быть коллекционными или рассыпными. Собирательные линзы толще в центре, чем по краям, а рассеивающие линзы тоньше в центре. Линза называется тонкой, если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусом кривизны сферы.
Собирающая линза (a) Рассеивающая (b) F — главный фокус линзы; îf — фокусное расстояние линзы.
Основным свойством линзы является ее способность создавать изображение предмета. (Демонстрация) Изображение вертикальное, перевернутое, реалистичное и иллюзорное, увеличенное и уменьшенное.
Лучи света падают на линзу параллельно зрительной оси и после преломления проходят через линзу. 2. 2. Радиус, проходящий через зрительный центр линзы, не преломляется. 3. радиус, проходящий через фокус линзы после преломления, действует параллельно зрительной оси. F F 1 2 3
D — расстояние объекта от объектива, F — расстояние объектива от изображения.
D — расстояние объекта от объектива, F — расстояние объектива от изображения.
Картинка великолепна, увеличивается и сразу становится больше.
Изображение реальное, перевернутое и увеличенное.
Сделайте снимок: объект находится в двойном фокусе на затворе BAC f 2f f 2f f 2f f 2f f 2f f 2f f 2f f 2f. Образ приятный, уменьшенный и непосредственный.
Размер и положение изображения объекта в фотообъективе зависит от положения объекта по отношению к объективу. В зависимости от расстояния объекта от линзы получается увеличенное изображение (f< d < 2F), уменьшенное изображение (d >(2F).
