4. Оптика - 4.1. Геометрическая оптика - Оптическая сила линзы — величина, обратная к фокусному расстоянию линзы , выраженному в метрах.

 

  

В системе СИ — (Дптр) — диоптрии

Одна диоптрия — это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м. Для собирающей линзы, оптическая сила будет положительной, а вот для рассеивающей линзы, она отрицательна.

Для нахождения оптической силы линзы, необходимо знать её фокусное расстояние, которое находится по формуле:

  

Например, если нам дано, что линза имеет фокусное расстояние (F) 50 сантиметров, то ее оптическая сила будет равняться 2. Фокусное расстояние должно быть в метрах.

   (Дптр)

В Формуле мы использовали :

 — Оптическая сила линзы

 — Фокусное расстояние линзы

 — Расстояние от предмета, до линзы

 — Расстояние от линзы, до изображения

Показатель преломления — есть ничто иное, как отношение синуса угла падения к синусу угла преломления

  

Показатель преломления зависит от свойств вещества и длины волны излучения, для некоторых веществ показатель преломления достаточно сильно меняется при изменении частоты электромагнитных волн от низких частот до оптических и далее, а также может ещё более резко меняться в определённых областях частотной шкалы. По умолчанию обычно имеется в виду оптический диапазон или диапазон, определяемый контекстом.

Величина n, при прочих равных условиях, обычно меньше единицы при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную, и больше единицы при переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную (например, из газа или из вакуума в жидкость или твердое тело). Есть исключения из этого правила, и потому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другая (не путать с оптической плотностью как мерой непрозрачности среды).

В таблице приведены некоторые значения показателя преломления для некоторых сред:

Среда, обладающая большим показателем преломления, называется оптически более плотной. Обычно измеряется показатель преломления различных сред относительно воздуха. Абсолютный показатель преломления воздуха равен  . Таким образом, абсолютный показатель преломления какой-либо среды   связан с ее показателем преломления относительно воздуха  формулой:

  

Показатель преломления зависит от длины волны света, то есть от его цвета. Различным цветам соответствуют различные показатели преломления. Это явление, называемое дисперсией, играет важную роль в оптике.

В формуле мы использовали :

 — Угол падения

 — Угол отражения

 — Показатель преломления 1 среды к 2

Фокусное расстояние линзы — расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса

  

Данная формула справедлива только для тонкой линзы. Линза называется тонкой, если ее толщина много меньше, чем радиусы кривизны R1 и R2 обеих поверхностей

Следует знать, что знаки величин u, v, f выбираются исходя из конкретной ситуации. Например для действительного изображения от действительного предмета в собирающей линзе — все эти величины будут положительными. Если возьмем мнимое изображение, то расстояние до него (v) принимается отрицательным, а если предмет будет мнимый, то расстояние до него (u) будет отрицательным, если линза рассеивающая — фокусное расстояние (f) отрицательно.

Если же хотите посчитать фокусное расстояние для любой линзы, то вам потребуется:

  

Линза называется положительной (собирающей), если ее фокусное расстояние положительно (F>0), и отрицательной (рассеивающей), если ее фокусное расстояние меньше нуля (F<0). Существует несколько вариантов линз:

Линзы симметричны, то есть они имеют одинаковое фокусное расстояние независимо от направления света — слева или справа, что, однако, не относится к другим характеристикам, например, аберрациям, величина которых зависит от того, какой стороной линза повёрнута к свету.

В Формуле мы использовали :

 — Фокусное расстояние линзы

 — Расстояние от предмета, до линзы

 — Расстояние от линзы, до изображения

 — Относительный показатель преломления

 — Радиус кривизны передней части линзы

 — Радиус кривизны задней части линзы