Question

49 баллов (возможно ещё +25) Нужно кратко дать понятия терминам, охарактеризовать, желательно с рисунками (чертежами). 1. Линзы, их виды и характеристики. Построение изображений в линзах. Формула тонкой линзы. 2. Оптическая сила линзы. Линейное увеличение линзы.

Answer 1

1. Преломление света на границе двух сред нашло широкое практическое воплощение в оптических устройствах, которые называются линзами. Все они построены так, что могут изменять конфигурацию световых пучков и направление распространения световых лучей, в частности собирать в точку (собирающие линзы) или делать их рассеивающими (рассеивающие линзы). Благодаря этому можно получить изображения предметов на экране или в глазу человека.

Для построения изображений при помощи линз учитывают характерные точки и линии этих оптических устройств, а также особенности прохождения световых лучей сквозь них. Прямую, которая соединяет центры сферических поверхностей, которые ограничивают линзу, называют главной оптической осью линзы. На ней находится фокус линзы, то есть точка, в которой сходятся световые лучи, параллельные главной оптической оси, или продолжения лучей расходящихся пучков в рассеивающих линзах (рис. 1). Рассеивающие линзы имеют мнимый фокус, поэтому они не образуют изображений на экране. Полученное с их помощью изображение является результатом действия расходящихся лучей от рассеивающей линзы на хрусталик глаза, благодаря чему образуется своеобразная оптическая система, которая создает изображение предмета в глазу.

Для построения изображения любого предмета как правило пользуются двумя-тремя лучами, выходящих из произвольной точки тела и направленных в определенных характерных для линзы направлениях. Один из таких лучей, направленный параллельно главной оптической оси; после преломления он пересекает ось в фокусе линзы (рис. 2). Второй луч, проходящий через фокус, после преломления в линзе становится параллельным главной оптической оси. Третьим лучом можно выбрать тот, что проходит через оптический центр линзы и не преломляется. Все они пересекутся в точке S', которая воспроизводит изображение выбранного участка тела.
Существуют определенные правила построения изображений, полученных с помощью линз, когда предмет занимает различные положения относительно нее.
1. Предмет находится между фокусом и двойным фокусом линзы (рис. 3). Направляем два характерных луча (один - параллельный главной оптической оси, второй - через фокус) и получаем изображение предмета, которое находится справа от линзы за двойным фокусом. Оно является действительным, обратным и увеличенным.
2. Предмет находится в двойном фокусе линзы (рис. 3). Направляем те самые два характерных луча - параллельный главной оптической оси и через фокус - и получаем изображение предмета справа от линзы, симметрично к ней, также в точке двойного фокуса. Оно будет действительным, перевернутым и по размеру равен предмету.
3. Предмет находится за двойным фокусом линзы (рис. 4). Направляем на линзу два характерных луча, которые пересекаются в точке, которая находится справа от линзы между фокусом и двойным фокусом. Изображение предмета будет действительным, перевернутым и уменьшенным.
4. Предмет находится перед фокусом линзы (рис. 4). Направляем на линзу два характерных луча - параллельный главной оптической оси и через оптический центр линзы. После преломления эти лучи становятся расходящимися. Поэтому продолжим их до пересечения в точке, которая находится с той же стороны от линзы, что и предмет, - слева. В таком случае получим изображение предмета, которое будет мнимым. прямым и увеличенным.
В формулу тонкой линзы входят: фокусное расстояние F, расстояние от предмета к линзе d и расстояние от изображения предмета к линзе f
$\frac{1}{F}= \frac{1}{d} + \frac{1}{f}$
Если F или f мнимые, то в формуле следует записывать их со знаком "-"

2. Оптическая сила линзы:
 D =  $\frac{1}{F}$ = ( $\frac{n1}{n2}$-1)*( $\frac{1}{R1} + \frac{1}{R2}$)
n1 и n2 - показатели преломления относительно среде и материалу линзы ;
R1 и R2 - радиусы сферических поверхностей линз.

Тогда собирательная линза может стать рассеивающей, если ее поместить в среду с показателем преломления, большим, чем показатель преломления линзы.

Линейное увеличение линзы:
K =  $\frac{h}{H} = \frac{f}{d}$
H и h - высота относительно предмета и изображения.

Answer 2

1. Линзы, их виды и характеристики: Линза - оптическое устройство, способное изменять направление распространения света. В зависимости от формы, линзы делятся на два основных вида:

   а) Собирающие (конвергирующие) линзы: Собирают свет в одной точке после прохождения через линзу. Их форма вогнутая в середине, например, выпуклые линзы. б) Рассеивающие (диспергирующие) линзы: Рассеивают свет, заставляя лучи расходиться после прохождения через линзу. Их форма выпуклая в середине, например, вогнутые линзы.

Построение изображений в линзах: Для построения изображений в линзах используется правило лучей:

а) Для собирающей линзы: Если параллельный луч света падает на линзу, то после прохождения через линзу он соберется в фокусной точке за линзой. Если исходный луч направлен на фокусную точку, то он станет параллельным после прохождения линзы. б) Для рассеивающей линзы: Если параллельный луч света падает на линзу, то после прохождения через линзу он будет расходиться как бы из фокусной точки. Если исходный луч направлен на фокусную точку перед линзой, то он станет параллельным после прохождения линзы.

Формула тонкой линзы: Формула тонкой линзы связывает фокусное расстояние линзы (f), расстояние до предмета (d₀) и расстояние до изображения (dᵢ):

1/f = 1/d₀ + 1/dᵢ

2. Оптическая сила линзы. Линейное увеличение линзы: Оптическая сила линзы (D) - это мера её способности фокусировать свет и определяется в диоптриях (единица измерения).

D = 1/f

где f - фокусное расстояние линзы.

Линейное увеличение линзы (У) - это отношение высоты изображения (hᵢ) к высоте предмета (h₀) и определяется как:

У = hᵢ / h₀

Если линейное увеличение положительно, изображение увеличивается; если оно отрицательно, изображение уменьшается.