Линзы. Толстые и тонкие. Рассеивающие и собирающие. Основные характеристики линз

Явление полного внутреннего отражения.

Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n₁ (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n₂ (оптически менее плотную) (n₁> n₂), например из стекла в воду, то, согласно (sini₂/sini₁)=(n₁/n₂)>1. Отсюда следует, что преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления i₂ больше, чем угол падения i₁ (см. рис.1). С увеличением угла падения увеличивается угол преломления до тех пор, пока при некотором угле (i₁=i _пр) угол преломления не окажется равным p/2. Угол i_пр называется предельным углом. При углах падения i₁>i_пр весь падающий свет полностью отражается (рис. 2).

рис.1 рис.2

По мере приближения угла падения к предельному интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного - растет. Если i₁ = i_пр , то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего (рис. 2). Таким образом, при углах падения в пределах от i_пр до p/2 луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным отражением.

Предельный угол i_пр определим из формулы: n₁*sini₁ = n₂*sini₂ при подстановке в нее i₂ =p/2. Тогда sini_пр = n₂/n₁ = n₂₁. Этому уравнению удовлетворяет значениям угла i_пр при n₂£n₁. Следовательно, явление полного отражения имеет место только при падении света из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную.

Явление полного отражения используется в призмах полного отражения (они используются в оптических приборах биноклях, перископах, а также в рефрактометрах, позволяющих определять показатели преломления тел), в световодах (светопроводах).

Если n₂₁<1, то может оказаться, что величина sinj, формально вычисляемая по формуле (sinj/ siny)= n₂₁, начнет превосходить единицу, т.е. sinj/n₂₁>1. Соответствующего угла преломления не существует. Поэтому преломленный угол не возникает, а свет отражается полностью. Это явление называется полным отражением. Угол падения, при котором оно возникает, определяется условием j³j₀, причем sinj₀= n₂₁. Величина j₀ называется предельным углом полного отражения.

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.

Определение толстой линзы не нашел.

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.

Линза называется тонкой, если ее толщина (расстояние между ограничивающими поверхностями) значительно меньше по сравнению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу. По оптическим свойствам линзы делятся на собирающие и рассеивающие. Линзы с положительной оптической силой являются собирающими, с отрицательной - рассеивающими.

Основные характеристики: прямая, проходящая через центры кривизны поверхностей линзы, называется главной оптической осью. Для всякой линзы существует точка называемая оптическим центром линзы, лежащая на главной оптической оси и обладающая тем свойством, что лучи проходят сквозь нее не преломляясь. Оптический центр О линзы для простоты будем считать совпадающим с геометрическим центром средней части линзы (это справедливо только для двояковыпуклой и двояковогнутой линзы с одинаковыми радиусами кривизны обеих поверхностей; для плосковыпуклых и плосковогнутых линз оптический центр О лежит на пересечении главной оптической оси со сферической поверхностью); главная оптическая плоскость - плоскость, походящая через оптический центр линзы перпендикулярно главной оптической оси.

Дата добавления: 2015-07-02