Линзы и изображения

Познакомиться:
с типами линз;
с геометрическими характеристиками тонкой линзы.
Дать определение:
Фокусного расстояния, фокальной плоскости и оптической силы тонкой линзы.
Научиться строить изображение в тонких линзах и характеризовать их.
Вывести формулу тонкой собирающей и рассеивающей линз.
Применять полученные знания при решении задач на построение и расчет тонкой линзы (в том числе с помощью компьютера)
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Линза – прозрачное тело (обычно стеклянное), ограниченное двумя сферическими поверхностями. Является одним из основных элементов оптических систем.
Линза, у которой толщина пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностей, называется тонкой. Главное свойство тонких линз заключается в том, что все приосевые лучи, вышедшие из какой-либо точки предмета и прошедшие сквозь тонкую линзу, собираются этой линзой снова в одной точке. Благодаря этому свойству с помощью линз можно получать изображения различных предметов.
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Главная оптическая ось – прямая, на которой лежат центры обеих сферических поверхностей, ограничивающих линзу (О1О2) – является осью симметрии линзы.
Главная плоскость линзы – плоскость, проходящая через центр линзы (точку О) перпендикулярно главной оптической оси.
О – оптический центр линзы (свет, проходящий через эту точку – не преломляется)
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Любую прямую, проходящую через оптический центр линзы и не совпадающую с главной оптической осью называют побочной оптической осью.
Луч света, распространяющийся по какой-либо из оптических осей, проходит сквозь линзу без преломления
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Собирающие линзы – линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в сходящийся.
Рассеивающие линзы – линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в расходящийся.
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

плоско-выпуклая
двояковыпуклая
вогнуто-выпуклая
двояковогнутая
выпукло-вогнутая
плоско-вогнутая
R1>0
R2￫
R1>0
R2>0
R1<0
R2>0
|R1|>|R2|
R1<0
R2<0
R1￫
R2<0
R1>0
R2<0
|R1|<|R2|
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Главный фокус собирающей линзы (F) – точка на главной оптической оси, в которой собираются лучи, падающие параллельно главной оптической оси, после преломления их в линзе.
Фокусное расстояние (ОF) – расстояние от главного фокуса до центра линзы (О). У собирающей линзы фокус действительный, потому – положительный.
СИ: [F]=м (метр)
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Фокальная плоскость линзы – плоскость, проходящая через главный фокус линзы перпендикулярно главной оптической оси.
Точки пересечения побочных оптических плоскостей с фокальными плоскостями называются побочным фокусом (F'). В побочном фокусе сходятся все лучи, падающие на линзу параллельно побочной оптической оси.
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

1 – луч, параллельный
главной оптической оси,
преломляясь проходит
через главный фокус
2 – луч, проходящий через главный фокус, после преломления в линзе идет параллельно главной оптической оси
3 – луч, идущий через
оптический центр,
не преломляется
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

1. Точечный источник света, находящийся на главной оптической оси.
*
S
1
K
2
3
F'
2'
*
S'
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Увеличение линзы – отношение высоты изображения к высоте предмета.
При прямом изображении предмета в линзе увеличение положительно (Г>0), а при перевернутом – отрицательно (Г<0).
При увеличенном изображении предмета в линзе модуль увеличения больше единицы (|Г|>1), а при уменьшенном – меньше единицы (|Г|<1)
Г=H/h
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

2. Предмет находится за двойным фокусом линзы (d>2F)
h
A
B
A'
B'
Изображение:
действительное (f>0),
уменьшенное,
перевернутое
H
Г<0, |Г|<1
H
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

3. Предмет находится между двойным фокусом и фокусом линзы (2F>d>F)
h
A
B
A'
B'
Изображение:
действительное (f>0),
увеличенное,
перевернутое
H>h
Г<0, |Г|>1
H
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

3. Предмет находится на фокусном расстоянии от линзы (d=F)
A
B
Изображение:
отсутствует
(лучи параллельны друг другу)
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

4. Предмет находится между главным фокусом и линзой (d
h
A
B
A'
B'
Изображение:
мнимое (f<0),
увеличенное,
прямое
H>h
Г<0, |Г|>1
H
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

5. Линейный предмет, расположенный параллельно главной оптической оси.
A
B
B'
A'
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

6. Графическое определение положения оптического центра и главного фокуса линзы.
1
2
3
F
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

С
Формула тонкой линзы (для d>2F)
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Рассеивающая линза отклоняет параллельно падающие на нее лучи от главной оптической оси .
Главный фокус рассеивающей линзы – точка на главной оптической оси, через которую проходят продолжения расходящегося пучка лучей, возникающего после преломления в линзе лучей, параллельных главной оптической оси.
Фокус рассеивающей линзы всегда мнимый.
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

1 – луч, параллельный главной
оптической оси, преломляясь в линзе,
выходит как бы из мнимого главного
фокуса
2 – луч, идущий через
оптический центр,
не преломляется
3 – луч, падающий в направлении мнимого главного фокуса, находящегося за линзой после преломления идет параллельно главной оптической оси
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Если пучок параллельных лучей падает на тонкую рассеивающую линзу под небольшим углом к главной оптической оси, то продолжения преломленных лучей пересекаются в одной точке F‘ фокальной плоскости линзы – в ее побочном фокусе.
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

1). Построить фокальную плоскость
1
1'
F'
2). Построить произвольный луч 1.
3). Построить F'O|| 1, F'O∩ F'F=F'
4). Из точки F‘ построить преломленный луч
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

1
1
2
А
А'
В
В'
d
f
H
h
Изображение всегда:
мнимое (f<0),
увеличенное,
прямое
H
Г>0, |Г|>1
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

С
Формула тонкой
рассеивающей линзы
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ

Плоско-вогнутая линза имеет радиус кривизны 20 см. найдите фокусное расстояние и ее оптическую силу.
Известен ход падающего и преломленного рассеивающей линзой лучей. Найдите построением главные фокусы линзы.
Точечный источник света находится в главном фокусе рассеивающей линзы (F=10 см). На каком расстоянии будет находиться его изображение?
Сформулируйте по рисунку условие задачи и решите ее.
Задачи на построение решите в любом графическом редакторе.
h
H
А
А'
В
В'
Исайчева Любовь Александровна, учитель физики МОУ Болтинской СОШ