Линзы. Оптическая сила линзы

 
 

Скорее всего, вы пользовались фотоаппаратом, знакомы с биноклем, подзорной трубой, телескопом, на уроках биологии работали с микроскопом. Некоторые из вас носят очки. Все эти устройства имеют общее — их основной частью является линза. О том, какое значение имеют данные устройства в жизни человека, вы можете рассказать и сами, а вот о том, что такое линза, какие существуют виды линз и каковы их свойства, вы узнаете из этого параграфа.

Различаем линзы

Линза — прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями*.

По форме линзы делят на выпуклые (рис. 14.1) и вогнутые (рис. 14.2).

Если толщина d линзы во много раз меньше радиусов сферических поверхностей, ограничивающих линзу, такую линзу называют тонкой. Далее мы будем рассматривать только тонкие линзы. Прямую, которая проходит через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называют главной оптической осью линзы (рис. 14.3).



 

Если на линзу направить пучок световых лучей, они преломятся на ее поверхностях и изменят свое направление. В то же время на главной оптической оси линзы есть точка, которую луч света проходит практически не изменяя своего направления. Эту точку называют оптическим центром линзы (см. рис. 14.3).

Направим на линзу пучок лучей, параллельных ее главной оптической оси. Если лучи, пройдя сквозь линзу, идут сходящимся пучком, такая линза — собирающая. Точка F, в которой

пересекаются преломленные лучи, — действительный главный фокус линзы (рис. 14.4).

Линза является рассеивающей, если лучи, параллельные ее главной оптической оси, пройдя сквозь линзу, идут расходящимся пучком. Точку F, в которой пересекаются продолжения преломленных лучей, называют мнимым главным фокусом линзы (рис. 14.5).

Обратите внимание: любой пучок параллельных лучей, даже если эти лучи не параллельны главной оптической оси, после преломления в собирающей линзе всегда пересекаются в одной точке (рис. 14.6) (если линза рассеивающая, в одной точке пересекаются продолжения преломленных лучей).

Если оптическая плотность материала, из которого изготовлена линза, больше оптической плотности среды (пл > пср), то выпуклая линза будет собирать лучи (будет собирающей), а вогнутая линза будет рассеивать лучи (будет рассеивающей) (см. рис. 14.4, 14.5).

Если оптическая плотность материала, из которого изготовлена линза, меньше оптической плотности среды (пл < пср), то выпуклая линза будет рассеивающей (рис. 14.7, а), а вогнутая линза — собирающей (рис. 14.7, б).

Собирающей или рассеивающей будет выпуклая стеклянная линза в воздухе? выпуклая воздушная линза в стекле?


 

Даём определение оптической силы линзы

Любая линза имеет два главных фокуса*, расположенных на одинаковом расстоянии от оптического центра линзы (см. рис. 14.8).

Расстояние от оптического центра линзы до главного фокуса называют фокусным расстоянием линзы.

Фокусное расстояние, как и фокус, обозначают символом F. Единица фокусного расстояния в СИ — метр:

[ F ] = 1м.

Фокусное расстояние собирающей линзы договорились считать положительным, а рассеивающей — отрицательным. Очевидно, что чем сильнее преломляющие свойства линзы, тем меньше по модулю ее фокусное расстояние (рис. 14.8).

Физическую величину, которая характеризует линзу и является обратной фокусному расстоянию линзы, называют оптической силой линзы.

Оптическую силу линзы обозначают символом D и вычисляют по формуле:

Единица оптической силы — диоптрия:

1 диоптрия — это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м. Оптическая сила собирающей линзы положительна, а рассеивающей линзы — отрицательна.

Подводим итоги

Прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями, называют линзой. Линза является собирающей, если пучок параллельных лучей, падающий на нее, после преломления в линзе пересекается в одной точке (эта точка — действительный фокус линзы). Линза является рассеивающей, если параллельные лучи, падающие на нее, после преломления идут расходящимся пучком, а продолжения преломленных лучей пересекаются в одной точке (эта точка — мнимый фокус линзы).

Физическую величину, которая характеризует преломляющие свойства линзы и обратна ее фокусному расстоянию, называют оптической силой линзы:

 

 


Контрольные вопросы

1. Дайте определение линзы. 2. Какие виды линз вам известны? 3. Чем рассеивающая линза отличается от собирающей? 4. Что называют действительным фокусом линзы? 5. Почему фокус рассеивающей линзы называют мнимым?

6. Что называют фокусным расстоянием линзы? 7. Дайте определение оптической силы линзы. В каких единицах ее измеряют? 8. Оптическая сила какой линзы принята за единицу?

Упражнение № 14

1. Оптическая сила одной линзы -2 дптр, а другой +2 дптр. Чем отличаются эти линзы?

2. Фокусное расстояние одной линзы +0,5 м, а другой +1 м. Какая линза имеет бо'льшую оптическую силу?

3. Оптическая сила линзы равна -1,6 дптр. Каково фокусное расстояние этой линзы? Какая это линза — собирающая или рассеивающая?

4. Две собирающие линзы изготовлены из одного сорта стекла. Как на ощупь определить, какая линза имеет большую оптическую силу?

5. На линзу направили параллельный пучок света (рис. 1). Какая это линза — собирающая или рассеивающая? Измерьте фокусное расстояние и выясните оптическую силу линзы.

6. Во льду есть полость в виде вогнутой линзы.

Эта линза будет собирать или рассеивать свет? Поясните свой ответ.

7. Какие из изображенных на рис. 2 треугольников являются подобными? Определите длину отрезков и OF, если АО= 10 см, SA= 2 см, ОА± = 6 см.

Экспериментальное задание

Предложите метод измерения фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы с помощью линейки. Проведите измерения. Подсказка: лучи, идущие от удаленного предмета, параллельны.

Физика и техника в Украине

Институт физики НАНУ (Киев) — ведущее научное учреждение по решению фундаментальных проблем экспериментальной и теоретической физики. Широко известны достижения ученых института в области физики твердого тела и жидких кристаллов, оптики, физической и квантовой электроники, ядерной энергетики, нанофизики и др.

С институтом связаны имена таких выдающихся ученых, как В. П. Линник, Г. В. Пфейф-фер, В. Е. Лашкарев, С. И. Пекарь, М. В. Пасечник, А. И. Лейпунский, Н. Д. Моргулис, Г. Д. Латышев, А. С. Давыдов, А. Ф. Прихотько, М. Т. Шпак и др.

На базе структурных подразделений Института физики в составе Академии наук были созданы Институт металлофизики, Институт полупроводников, Институт теоретической физики, Институт ядерных исследований, Институт прикладной оптики НАНУ. Сегодня в Институте физики работают выдающиеся ученые, академики НАНУ А. Г. На-умовец (физическая электроника) — вице-президент НАНУ, М. С. Бродин (нелинейная оптика) — почетный директор института, Л. П. Яценко (когерентная и квантовая оптика) — директор института с 2008 г.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.