Линзы. Тонкая линза. Формула тонкой линзы. Построение изображений в тонких линзах.
Линзы представляют собой прозрачные тела, ограниченные двумя поверхностями (одна из них обычно сферическая, иногда цилиндрическая, а вторая – сферическая или плоская), преломляющими световые лучи, способные формировать оптические изображения предметов. Материалом для линз служат стекло, кварц, кристаллы, пластмассы и т.п. По внешней форме линзы делятся на: 1-двояковыпуклые,2-плосковыпуклые,3-двояковогнутые,4-плосковогнутые,5-выпукло-вогнутые,6-вогнуто-выпуклые. По оптическим свойствам линзы делятся на собирающие и рассеивающие.
Линза называется тонкой, если ее толщина (расстояние между ограничивающими поверхностями) значительно меньше по сравнению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу. (N-1)(1/R1 +1/R2)=1/a+1/b – формула тонкой линзы. Формула тонкой линзы
Расстояния от точки предмета до центра линзы и от точки изображения до центра линзы называются сопряжёнными фокусными расстояниями.
Эти величины находятся в зависимости между собой и определяются формулой, называемой формулой тонкой линзы (открытой Исааком Барроу):
где
—
расстояние от линзы до предмета;
—
расстояние от линзы до изображения;
—
главное фокусное расстояние линзы. В
случае толстой линзы формула остаётся
без изменения с той лишь разницей, что
расстояния отсчитываются не от центра
линзы, а от главных
плоскостей.
Для нахождения той или иной неизвестной величины при двух известных пользуются следующими уравнениями:
Если предмет находится на бесконечно далёком от линзы расстоянии, то его изображение получается в заднем фокусе линзы F’ действительным, перевёрнутым и уменьшенным до подобия точки.
Если предмет приближён к линзе и находится на расстоянии, превышающем двойное фокусное расстояние линзы, то изображение его будет действительным, перевёрнутым и уменьшенным и расположится за главным фокусом на отрезке между ним и двойным фокусным расстоянием.
Если предмет помещён на двойном фокусном расстоянии от линзы, то полученное изображение находится по другую сторону линзы на двойном фокусном расстоянии от неё. Изображение получается действительным, перевёрнутым и равным по величине предмету.
Если предмет помещён между передним фокусом и двойным фокусным расстоянием, то изображение будет получено за двойным фокусным расстоянием и будет действительным, перевёрнутым и увеличенным.
Если предмет находится
в плоскости переднего главного фокуса
линзы, то лучи, пройдя через линзу, пойдут
параллельно, и изображение может
получиться лишь в бесконечности.
Критерий применимости геометрической оптики. Аберрации оптических приборов.
Критерий
применимости
геометрической оптики
- это
.
Это соотношение можно рассматривать как критерий наблюдения дифракции. Если число зон Френеля, укладывающихся на препятствии, становится очень большим, дифракционные явления практически незаметны:
|
Это сильное неравенство определяет границу применимости геометрической оптики. Узкий пучок света, который в геометрической оптике называется лучом, может быть сформирован только при выполнении этого условия. Таким образом, геометрическая оптика является предельным случаем волновой оптики.
Аберрация оптических систем - искажение изображения, вызываемое несовершенством реальных оптических систем.
Аберрации оптических систем.
Сферическая аберрация.
Хроматическая аберрация.
Аберрация света в астрономии.
Аберрации электронных линз.
Аберрации оптических систем — ошибки, или погрешности изображения в оптической системе, вызываемые отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе. Аберрации характеризуют различного вида нарушения гомоцентричности в структуре пучков лучей, выходящих из оптической системы.
Сфери́ческая аберра́ция — нарушение гомоцентричности пучков лучей, прошедших через оптическую систему без нарушения симметрии строения этих пучков (в отличие от комы и астигматизма).
Хромати́ческие аберра́ции заключаются в паразитной дисперсии света, проходящего через оптическую систему (фотографический объектив,бинокль, микроскоп, телескоп и т.д.). При этом белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений.
Аберра́ция све́та в астрономии — кажущееся смещение небесного объекта вследствие конечной скорости распространения света в сочетании с движением наблюдаемого объекта и наблюдателя. Действие аберрации приводит к тому, что видимое направление на объект не совпадает с геометрическим направлением на него в тот же момент времени.