Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект лекций по курсу колориметрии для студе...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.08 Mб
Скачать

Тема 3. Тонкие линзы

  1. Вводные сведения

Л инзой называется оптически прозрачное тело (обычно стеклянное), ограниченное двумя криволинейными поверхностями или одной плоской и одной криволинейной поверхностью.

Ч аще всего поверхности линзы имеют форму сферы, хотя для специальных применений изготавливают параболические или даже цилиндрические линзы.

Рис. 3.1 Линза: С1 и С2 – центры сферических поверхностей, R1 и R2 – радиусы кривизны сферических поверхностей (для плоской поверхности считают R =)

Т онкой линзой называется линза, толщина которой мала по сравнению с радиусами кривизны её поверхностей.

Главной оптической осью линзы называется прямая, проходящая через центры кривизны сферических поверхностей линзы С1 и С2.

Точка линзы, проходя через которую луч света не меняет своего направления, называется оптическим центром линзы 2.

Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы под углом к ее главной оптической оси называется побочной оптической осью.

По своим свойствам, линзы подразделяются на два класса:

  • Собирающие линзы (или положительные), обозначаются «+». Критерий: пучок параллельных лучей собирается линзой «в точку». Для стеклянной линзы в пустоте/воздухе это эквивалентно утверждению, что средняя часть линзы толще ее краев.

  • Рассеивающие линзы (или отрицательные), обозначаются «–». Критерий: пучок параллельных лучей после линзы «расходится веером». Для стеклянной линзы в пустоте/воздухе это эквивалентно утверждению, что края линзы толще ее средней части

Рассмотрим ход световых лучей, падающих на линзу параллельно главной оптической оси. После прохождения через собирающую линзу, лучи сойдутся в одной точке, которая называется главный фокус линзы. Эта точка всегда лежит на главной оптической оси. Точно такие же лучи света после прохождения через рассеивающую линзу станут расходиться – наблюдателю они покажутся исходящими из мнимого главного фокуса линзы.

Рис. 3.2 Прохождение лучей света через линзу. А - собирающая линза, Б - рассеивающая линза

Е сли падающие лучи света не параллельны главной оптической оси линзы, то вместо главного фокуса необходимо использовать так называемый «побочный фокус» (см. рис 3.3)

Рис. 3.3 Нахождение побочного фокуса линзы. А - собирающая линза, Б - рассеивающая линза

Расстояние от главного фокуса линзы (точка F) до её оптического центра (точка О) называется «главное фокусное расстояние» (f) и измеряется в метрах [м]. Величина, обратная фокусному расстоянию, называется «оптическая сила линзы» (D) и измеряется в «диоптриях» [дп]:

D=1/f (3.1)

Отметим, что в выражение (3.1) и в другие формулы геометрической оптики, величины f и D входят со знаком: для собирающих линз f>0 и D>0. для рассеивающих линз f<0 и D<0.

Оптическая сила линзы D зависит от свойств материала, из которого она изготовлена, от радиусов кривизны её поверхностей R1 и R2 , а так же от оптических свойств окружающей среды:

, (3.2)

где R1 и R2 – радиусы кривизны (в метрах), которые подставляются формулу в соответствии со следующим правилом знаков: Ri > 0 – если центр кривизны соответствующей поверхности «находится внутри линзы» и Ri < 0 – в противном случае.

Сделаем два важных замечания:

  • При складывании тонких линз друг с другом их оптические силы складываются:

Dсумма = D1+D2 (3.3)

  • Величина nлинза в формуле (3.2) зависит от длины волны света: nлинза= nлинза(), поэтому для разных волн оптическая сила линзы D будет не одинакова – для «длинных волн» D всегда несколько меньше, чем для «коротких» (вспомните призму).