КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Отражение и преломление света на сферической поверхности. ЛинзыЛинзы 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 (рис.3) линзы делятся на: 1) двояковыпуклые; 2) плосковыпуклые; 3) двояковогнутые; 4) плосковогнутые; 5) выпукло-вогнутые; 6) вогнуто-выпуклые. По оптическим свойствам линзыделятся на собирающие и рассеивающие. Линза называется тонкой,если ее толщина (расстояние между ограничивающими поверхностями) значительно меньше по сравнению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу. Прямая, проходящая через центры кривизны поверхностей линзы, называется главной оптической осью.
Рис.16.3 Длявсякой линзы существует точка, называемая оптическим центром линзы, лежащая на главной оптической оси и обладающая тем свойством, что лучи проходят сквозь нее не преломляясь. Для простоты оптический центр О линзы будем считать совпадающим с геометрическим центром средней части линзы (это справедливо только для двояковыпуклой и двояковогнутой линз с одинаковыми радиусами кривизны обеих поверхностей; для плосковыпуклых и плосковогнутых линз оптический центр О лежит на пересечении главной оптической оси со сферической поверхностью). Рис.16.4 Для вывода формулы тонкой линзы — соотношения, связывающего радиусы кривизны R1 и R2 поверхностей линзы с расстояниями а и b от линзы до предмета и его изображения,— воспользуемся принципом Ферма. Рассмотрим две траектории светового луча (рис.16-4) — прямую, соединяющую точки А к В (луч ЛОВ), и траекторию, проходящую через край линзы (луч АСВ), — воспользовавшись условием равенства времени прохождения света по этим траекториям. Время прохождения света по траектории AОВ где N=n/n 1 — относительный показатель преломления (n и n 1 — соответственно абсолютные показатели преломления линзы и окружающей среды). Время прохождения света по траектории АСВ равно Рассмотрим параксиальные (приосевые) лучи,т. е. лучи, образующие с оптической осью малые углы. Только для параксиальных лучей получается стигматическое изображение,т. е. все лучи параксиального пучка, исходящего из точки А, пересекают оптическую ось в одной и той же точке В. Тогда h<<(а+е), h<<(b+d) и Аналогично, Подставив найденные выражения в (16-4), получим Для тонкой линзы е<<а и d<<b, поэтому (16-4) можно представить в виде Рис.16.5. Учитывая, что e=R2 -Ö(R 2-h2)=R2-R2 Ö(1-h2/R22)= R2-R2[1-1/2(h/R)2]=h2/(2R2) и соответственно d=h2/(2R 1),получим Выражение (16-5) представляет собой формулу тонкой линзы.Радиус кривизны выпуклой поверхности линзы считается положительным, вогнутой — отрицательным. Если а=¥, т.е. лучи падают на линзу параллельным пучком (рис.16- 5. а), то Соответствующее этому случаю расстояние b=OF=f называется фокусным расстоянием линзы: Оно зависит от относительного показателя преломления и радиусов кривизны. Если b=¥, т.е. изображение находится в бесконечности и, следовательно, лучи выходят из линзы параллельным пучком (рис. 16-5, б), то a=OF=f. Таким образом, фокусные расстояния линзы, окруженной с обеих сторон одинаковой средой, равны. Точки F, лежащие по обе стороны линзы на расстоянии, равном фокусному, называются фокусами линзы.Фокус — это точка, в которой после преломления собираются все лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси. Величина называется оптической силой линзы.Ее единица—диоптрия (дптр). Диоптрия— оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м: 1 дптр=1/м. Линзы с положительной оптической силой являются собирающими, с отрицательной — рассеивающими.Плоскости, проходящие через фокусы линзы перпендикулярно ее главной оптической оси, называются фокальными плоскостями. В отличие от собирающей, рассеивающая линза имеет мнимые фокусы. В мнимом фокусе сходятся (после преломления) воображаемые продолжения лучей, падающих на рассеивающую линзу параллельно главной оптической оси (рис.16-6). Учитывая (16-6), формулу линзы (16-5) можно записать в виде 1/a+1/b=1/f Для рассеивающей линзы расстояния f и b надо считать отрицательными. Построение изображения предмета в линзах осуществляется с помощью следующих лучей: 1) луча, проходящего через оптический центр линзы и не изменяющего своего направления; 2) луча, идущего параллельно главной оптической оси; после преломления в линзе этот луч (или его продолжение) проходит через второй фокус линзы; 3) луча (или его продолжения), проходящего через первый фокус линзы; после преломления в ней он выходит из линзы параллельно ее главной оптической оси. Для примера приведены построения изображений в собирающей (рис.16-7) и в рассеивающей (рис.16-8) линзах: действительное (рис.16-7, а) и мнимое (рис.16-7, б) изображения — в собирающей линзе, мнимое — в рассеивающей. Отношение линейных размеров изображения и предмета называется линейным увеличениемлинзы.Отрицательным значениям линейного увеличения соответствует действительное изображение (оно перевернутое), положительным — мнимое изображение (оно прямое). Комбинации собирающих и рассеивающих линз применяются в оптических приборах, используемых для решения различных научных и технических задач.
Рис.16.6 Рис.16.7.
Рис.16.8
Дата добавления: 2014-12-08; Просмотров: 1694; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |