Начинать придется со школьных знаний по геометрической оптике.
Давайте вспомним о законах преломления света. Преломление вообще – это изменение направления луча, проходящего через прозрачную среду. Преломление происходит именно на границе двух сред, в самой среде луч свое направление не меняет. Угол преломления зависит от пяти факторов:
1.оптическая плотность среды: у каждой прозрачной среды свой показатель преломления, чем он больше, тем преломляющая способность выше;
2.толщина среды: чем дольше идет луч сквозь среду, тем больше его отклонение от первоначального направления;
3.угол падения: чем он больше, тем преломление сильнее; если луч падает перпендикулярно поверхности (угол падения равен нулю), преломления не происходит;
4.кривизна поверхности, на которую падает луч: чем она больше, тем преломление сильнее;
5.длина волны светового луча: чем волна короче, тем преломление сильнее.
Рассмотрим ход луча в плоскопараллельной пластинке. Так мы называем прозрачный предмет, у которого передняя и задняя поверхности абсолютно гладкие, прямые и параллельны друг другу. Простейший пример – обычное стекло. Представьте себе, что Вы поставили толстую стекляную пластинку на торец и смотрите на нее в профиль. Луч света, падающий на стекло слева, на границе воздуха и стекла отклонится вниз на некоторый угол и через само стекло пойдет уже в другом направлении. Дойдя до задней стенки стекла, луч опять на границе двух сред отклонится, но теперь уже вверх - на тот же угол, что и на передней стенке. В итоге получается смещение изображения. Вспомните ложку, стоящую в стакане с водой. Всегда бывает впечатление, что она изломана, часть ложки, находящаяся в воде, бывает смещена относительно верхней сухой части. Таким образом, плоско-параллельная пластинка не изменяет направление лучей, но смещает их тем сильнее, чем она толще.
Теперь рассмотрим призму. Эта фигура получается, если две плоскости наклонить друг к другу. У призмы есть вершина – линия, по которой сходятся наклонные поверхности, есть основание – прямоугольник, и есть торцевые стороны в виде треугольников. Пример: чердак под крышей традиционного русского домика. Представьте, себе, что Вы протыкаете крышу насквозь шестом. Шест вошел через одну наклонную поверхность, а вышел через другую на том же расстоянии от основания. Луч света, проходящий через призму, поведет себя по-другому. Пройдя через призму, он отклоняется к ее основанию и тем сильнее, чем больше длина волны. Поэтому на выходе из призмы мы всегда получаем радугу.
А теперь представьте себе, что мы две призмы приложили основаниями друг к другу. Верхняя призма отклонит лучи вниз к основанию, то есть к середине. Нижняя призма тоже отклонит лучи к основанию, то есть вверх к середине. Мы получим сходящийся пучок лучей. Вот Вам устройство двояковыпуклой линзы. Двояковыпуклая линза собирает лучи в одну точку, поэтому называется собирающей. Это плюсовое, положительное стекло. Точка, в которой сходятся лучи, пройдя через линзу, называется фокусом линзы. Фокусов у линзы два – с каждой стороны на равном расстоянии от нее. Поэтому не имеет значения, с какой стороны смотреть через линзу, изображение будет формироваться одинаково.
А если мы призмы приложим вершинами друг к другу? Каждая из призм отклонит лучи к своему основанию: верхняя вверх, нижняя вниз. Мы получим расходящийся пучок лучей. Следовательно, двояковогнутая линза является рассеивающей, ее называют минусовой, отрицательной. Она лучи в одну точку не собирает, а наоборот, рассеивает. Тогда что же, у нее нет фокуса? Есть! Он мнимый, и мы его получим умозрительно. Расходящиеся лучи всегда имеют точку, из которой они исходят. Мы получили с помощью двояковогнутой линзы расходящиеся лучи. Давайте пойдем по ним в другую сторону и мысленно продолжим их за линзу. Мы получим точку, в которой они могли бы сойтись. Это и будет фокус линзы. У отрицательной линзы тоже два фокуса.
Преломляющая способность или оптическая сила линзы – это величина, обратная ее фокусному расстоянию, она измеряется в диоптриях. То есть, чем больше фокус линзы, тем она слабее. 1 диоптрия (сокращенно Д) – это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 метр.
Чтобы вычислить оптическую силу линзы, надо 1 метр разделить на ее фокусное расстояние.
Например, если фокус линзы 20 см, значит ее оптическая сила 100см / 20 см = 5Д.
Как линза формирует изображение? Я не буду утомлять Вас геометрическими выкладками, они уместны в лекции для врачей. Те, кому это действительно интересно, могут обратиться к учебнику по физике для школы, там в главе «Оптика» все подробно описано. Просто поверьте мне на слово. Собирающая положительная линза дает изображение увеличенное, перевернутое, действительное и находящееся перед линзой, то есть между линзой и глазом наблюдателя. Рассеивающая отрицательная линза дает изображение уменьшенное, прямое (не перевернутое), мнимое (на продолжении лучей) и находящееся за линзой, то есть между линзой и рассматриваемым предметом.
Давайте вспомним о законах преломления света. Преломление вообще – это изменение направления луча, проходящего через прозрачную среду. Преломление происходит именно на границе двух сред, в самой среде луч свое направление не меняет. Угол преломления зависит от пяти факторов:
1.оптическая плотность среды: у каждой прозрачной среды свой показатель преломления, чем он больше, тем преломляющая способность выше;
2.толщина среды: чем дольше идет луч сквозь среду, тем больше его отклонение от первоначального направления;
3.угол падения: чем он больше, тем преломление сильнее; если луч падает перпендикулярно поверхности (угол падения равен нулю), преломления не происходит;
4.кривизна поверхности, на которую падает луч: чем она больше, тем преломление сильнее;
5.длина волны светового луча: чем волна короче, тем преломление сильнее.
Рассмотрим ход луча в плоскопараллельной пластинке. Так мы называем прозрачный предмет, у которого передняя и задняя поверхности абсолютно гладкие, прямые и параллельны друг другу. Простейший пример – обычное стекло. Представьте себе, что Вы поставили толстую стекляную пластинку на торец и смотрите на нее в профиль. Луч света, падающий на стекло слева, на границе воздуха и стекла отклонится вниз на некоторый угол и через само стекло пойдет уже в другом направлении. Дойдя до задней стенки стекла, луч опять на границе двух сред отклонится, но теперь уже вверх - на тот же угол, что и на передней стенке. В итоге получается смещение изображения. Вспомните ложку, стоящую в стакане с водой. Всегда бывает впечатление, что она изломана, часть ложки, находящаяся в воде, бывает смещена относительно верхней сухой части. Таким образом, плоско-параллельная пластинка не изменяет направление лучей, но смещает их тем сильнее, чем она толще.
Теперь рассмотрим призму. Эта фигура получается, если две плоскости наклонить друг к другу. У призмы есть вершина – линия, по которой сходятся наклонные поверхности, есть основание – прямоугольник, и есть торцевые стороны в виде треугольников. Пример: чердак под крышей традиционного русского домика. Представьте, себе, что Вы протыкаете крышу насквозь шестом. Шест вошел через одну наклонную поверхность, а вышел через другую на том же расстоянии от основания. Луч света, проходящий через призму, поведет себя по-другому. Пройдя через призму, он отклоняется к ее основанию и тем сильнее, чем больше длина волны. Поэтому на выходе из призмы мы всегда получаем радугу.
А теперь представьте себе, что мы две призмы приложили основаниями друг к другу. Верхняя призма отклонит лучи вниз к основанию, то есть к середине. Нижняя призма тоже отклонит лучи к основанию, то есть вверх к середине. Мы получим сходящийся пучок лучей. Вот Вам устройство двояковыпуклой линзы. Двояковыпуклая линза собирает лучи в одну точку, поэтому называется собирающей. Это плюсовое, положительное стекло. Точка, в которой сходятся лучи, пройдя через линзу, называется фокусом линзы. Фокусов у линзы два – с каждой стороны на равном расстоянии от нее. Поэтому не имеет значения, с какой стороны смотреть через линзу, изображение будет формироваться одинаково.
А если мы призмы приложим вершинами друг к другу? Каждая из призм отклонит лучи к своему основанию: верхняя вверх, нижняя вниз. Мы получим расходящийся пучок лучей. Следовательно, двояковогнутая линза является рассеивающей, ее называют минусовой, отрицательной. Она лучи в одну точку не собирает, а наоборот, рассеивает. Тогда что же, у нее нет фокуса? Есть! Он мнимый, и мы его получим умозрительно. Расходящиеся лучи всегда имеют точку, из которой они исходят. Мы получили с помощью двояковогнутой линзы расходящиеся лучи. Давайте пойдем по ним в другую сторону и мысленно продолжим их за линзу. Мы получим точку, в которой они могли бы сойтись. Это и будет фокус линзы. У отрицательной линзы тоже два фокуса.
Преломляющая способность или оптическая сила линзы – это величина, обратная ее фокусному расстоянию, она измеряется в диоптриях. То есть, чем больше фокус линзы, тем она слабее. 1 диоптрия (сокращенно Д) – это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 метр.
Чтобы вычислить оптическую силу линзы, надо 1 метр разделить на ее фокусное расстояние.
Например, если фокус линзы 20 см, значит ее оптическая сила 100см / 20 см = 5Д.
Как линза формирует изображение? Я не буду утомлять Вас геометрическими выкладками, они уместны в лекции для врачей. Те, кому это действительно интересно, могут обратиться к учебнику по физике для школы, там в главе «Оптика» все подробно описано. Просто поверьте мне на слово. Собирающая положительная линза дает изображение увеличенное, перевернутое, действительное и находящееся перед линзой, то есть между линзой и глазом наблюдателя. Рассеивающая отрицательная линза дает изображение уменьшенное, прямое (не перевернутое), мнимое (на продолжении лучей) и находящееся за линзой, то есть между линзой и рассматриваемым предметом.
Комментариев нет:
Отправить комментарий