
- •1. Вводные сведения 16
- •Тема 1. Вводные сведения
- •Предмет колориметрии
- •Свет – электромагнитная волна
- •Шкала эмв
- •Тема 2. Элементы геометрической оптики
- •Вводные сведения
- •Четыре закона геометрической оптики
- •Принцип Ферма
- •Закон преломления
- •Тема 3. Тонкие линзы
- •Вводные сведения
- •Построение изображения, даваемого линзой
- •Тема 4. Спектр светового излучения. Цвет
- •Спектральный состав излучения
- •Формирование цвета предметов
- •Методика оценки цвета излучения с непрерывным спектром
- •Тема 5. Источники света. Элементы фотометрии
- •Основные виды источников излучения
- •Стандартные источники излучения
- •Элементы фотометрии
- •Тема 6. Восприятие цвета
- •Глаз – орган восприятия цвета
- •Трехкомпонентная теория зрения.
- •Адаптация зрения
- •Контраст цветов
- •Тема 7. Характеристики цвета. Цветочувствительность глаза
- •Психологическая система описания цветов
- •Психофизическая система характеристики цвета
- •Цветочувствительность глаза
- •Тема 8. Методы образования цвета. Законы Грассмана
- •Аддитивный синтез цвета
- •Законы Грассмана
- •1 Закон
- •2 Закон
- •3 Закон (Закон аддитивности цвета)
- •С убстрактивный синтез цвета
- •Прозрачные среды
- •Непрозрачные среды
- •Тема 9. Теоретические основы измерения цветов
- •Система описания цветов rgb (1931г)
- •Графическое представление цветов в системе rgb
- •Система описание цветов xyz (1931г)
- •4. Цветовой график системы xyz
- •Приложение Удельные координаты монохроматических излучений в системе xyz
- •Литература
Тема 3. Тонкие линзы
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).