Lentila biconvexa

Lentila plano-convexa

Caracteristicile lentilelor subțiri

În funcție de formele care există colectiv(pozitiv) și împrăștiere lentile (negative). Grupul de lentile colectoare include de obicei lentile al căror mijloc este mai gros decât marginile lor, iar grupul de lentile divergente include lentile ale căror margini sunt mai groase decât mijlocul. Trebuie remarcat faptul că acest lucru este adevărat numai dacă indicele de refracție al materialului lentilei este mai mare decât cel al mediu inconjurator. Dacă indicele de refracție al lentilei este mai mic, situația se va inversa. De exemplu, o bula de aer în apă este o lentilă divergentă biconvexă.

Lentilele sunt de obicei caracterizate prin puterea lor optică (măsurată în dioptrii) sau distanța focală.

Pentru a construi dispozitive optice cu aberație optică corectată (în primul rând cromatică, cauzată de dispersia luminii - acromati și apocromatici), sunt importante și alte proprietăți ale lentilelor/materialelor acestora, de exemplu, indicele de refracție, coeficientul de dispersie, transmisia materialului în optica selectată. gamă.

Uneori, lentilele/sistemele optice de lentile (refractorii) sunt special concepute pentru a fi utilizate în medii cu un indice de refracție relativ ridicat (vezi microscop de imersiune, lichide de imersie).

Tipuri de lentile:
Colectare:
1 - biconvex
2 - plat-convex
3 - concav-convex (menisc pozitiv)
Risipirea:
4 - biconcav
5 - plat-concav
6 - convex-concav (menisc negativ)

O lentilă convex-concavă se numește meniscși poate fi colectiv (se îngroașă spre mijloc) sau împrăștiat (se îngroașă spre margini). Un menisc ale cărui raze ale suprafeței sunt egale are o putere optică egală cu zero (utilizată pentru corectarea dispersiei sau ca lentilă de acoperire). Astfel, lentilele ochelarilor pentru miopie sunt, de regulă, meniscuri negative.

O proprietate distinctivă a unei lentile colectoare este capacitatea de a colecta razele incidente pe suprafața sa într-un punct situat pe cealaltă parte a lentilei.

Elementele principale ale lentilei: NN - axa optică principală - o linie dreaptă care trece prin centrele suprafețelor sferice care delimitează lentila; O - centru optic - punctul în care pentru lentilele biconvexe sau biconcave (cu aceleași raze de suprafață) se află pe axa optică din interiorul lentilei (în centrul acesteia).
Notă. Calea razelor este prezentată ca într-o lentilă idealizată (plată), fără a indica refracția la limita fazei reale. În plus, este afișată o imagine oarecum exagerată a unei lentile biconvexe

Dacă un punct luminos S este plasat la o anumită distanță în fața lentilei colectoare, atunci o rază de lumină îndreptată de-a lungul axei va trece prin lentilă fără a fi refractată, iar razele care nu trec prin centru vor fi refractate către axa optică și se intersectează pe ea la un punct F, care și va fi imaginea punctului S. Acest punct se numește focus conjugat sau pur și simplu se concentreze.

Dacă lumina cade pe lentilă dintr-o sursă foarte îndepărtată, ale cărei raze pot fi reprezentate ca venind într-un fascicul paralel, atunci la ieșirea din acesta razele se vor refracta la un unghi mai mare, iar punctul F se va deplasa pe axa optică mai aproape de obiectiv. În aceste condiții, se numește punctul de intersecție al razelor care ies din lentilă concentrare principala F’, iar distanța de la centrul obiectivului până la focalizarea principală este distanța focală principală.

Razele incidente pe o lentilă divergentă vor fi refractate către marginile lentilei la ieșire din ea, adică împrăștiate. Dacă aceste raze sunt continuate în direcția opusă așa cum se arată în figură cu o linie punctată, atunci ele vor converge într-un punct F, care va fi se concentreze acest obiectiv. Acest truc va imaginar.

Focalizarea imaginară a unei lentile divergente

Ceea ce s-a spus despre focalizarea pe axa optică principală se aplică în mod egal acelor cazuri în care imaginea unui punct se află pe o axă optică secundară sau înclinată, adică o linie care trece prin centrul lentilei la un unghi față de axa optică principală. axă. Planul perpendicular pe axa optică principală, situat la focarul principal al lentilei, se numește planul focal principal, iar la focalizarea conjugată - pur și simplu plan focal.

Lentilele colective pot fi îndreptate spre un obiect din ambele părți, drept urmare razele care trec prin lentilă pot fi colectate atât de pe una, cât și de cealaltă parte. Astfel, obiectivul are două focusuri - fațăȘi spate. Ele sunt situate pe axa optică pe ambele părți ale lentilei la distanța focală din centrul lentilei.

Construirea unei imagini cu o lentilă convergentă subțire

La prezentarea caracteristicilor lentilelor s-a luat în considerare principiul construirii unei imagini a unui punct luminos la focalizarea unui obiectiv. Razele incidente pe lentilă din stânga trec prin focalizarea din spate, iar razele incidente pe dreapta trec prin focalizarea frontală. Trebuie remarcat faptul că, în cazul lentilelor divergente, dimpotrivă, focalizarea din spate este situată în fața lentilei, iar focalizarea frontală este în spate.

Construcția unei imagini de obiecte cu o anumită formă și dimensiune de către o lentilă se obține astfel: să presupunem că linia AB reprezintă un obiect situat la o anumită distanță de lentilă, depășind semnificativ distanța sa focală. Din fiecare punct al obiectului, prin lentilă vor trece un număr nenumărat de raze, dintre care, pentru claritate, figura arată schematic mersul a doar trei raze.

Trei raze care emană din punctul A vor trece prin lentilă și se vor intersecta în punctele lor de dispariție respective în A 1 B 1 pentru a forma o imagine. Imaginea rezultată este valabilȘi cu susul în jos.

ÎN în acest caz, imaginea a fost obținută la un focar conjugat într-un anumit plan focal FF, oarecum îndepărtat de planul focal principal F’F’, trecând paralel cu acesta prin focarul principal.

Dacă un obiect se află la o distanță infinită de lentilă, atunci imaginea sa este obținută la focalizarea din spate a lentilei F' valabil, cu susul în josȘi redus până când pare un punct.

Dacă un obiect este aproape de obiectiv și se află la o distanță care depășește de două ori distanța focală a lentilei, atunci imaginea acestuia va fi valabil, cu susul în josȘi redusși va fi situat în spatele focarului principal în segmentul dintre acesta și distanța focală dublă.

Dacă un obiect este plasat la distanța focală dublă față de obiectiv, atunci imaginea rezultată se află pe cealaltă parte a lentilei la distanța focală dublă față de acesta. Se obține imaginea valabil, cu susul în josȘi egale ca marime subiect.

Dacă un obiect este plasat între focalizarea frontală și distanța focală dublă, atunci imaginea va fi obținută în spatele distanței focale duble și va fi valabil, cu susul în josȘi mărită.

Dacă obiectul se află în planul focarului principal frontal al lentilei, atunci razele care trec prin lentilă vor merge paralele, iar imaginea poate fi obținută doar la infinit.

Dacă un obiect este plasat la o distanță mai mică decât distanța focală principală, atunci razele vor ieși din lentilă într-un fascicul divergent, fără să se intersecteze nicăieri. Imaginea este atunci imaginar, directȘi mărită, adică în acest caz lentila funcționează ca o lupă.

Este ușor de observat că atunci când un obiect se apropie de focalizarea frontală a lentilei de la infinit, imaginea se îndepărtează de focalizarea din spate și, când obiectul atinge planul de focalizare frontală, apare la infinit de acesta.

Acest model are mare importanță in practica tipuri variate munca fotografică, prin urmare, pentru a determina relația dintre distanța de la obiect la obiectiv și de la obiectiv la planul imaginii, trebuie să cunoașteți elementele de bază formula lentilelor.

Formula pentru lentile subțiri

Distanțele de la punctul obiectului la centrul lentilei și de la punctul de imagine la centrul lentilei se numesc distanțe focale conjugate.

Aceste mărimi sunt interdependente și sunt determinate printr-o formulă numită formula de lentile subțiri:

unde este distanța de la lentilă la obiect; - distanta de la obiectiv la imagine; - distanta focala principala a obiectivului. În cazul unei lentile groase, formula rămâne neschimbată, singura diferență fiind că distanțele sunt măsurate nu de la centrul lentilei, ci de la planurile principale.

Pentru a găsi una sau alta cantitate necunoscută cu două dintre cele cunoscute, utilizați următoarele ecuații:

Trebuie remarcat faptul că semnele cantităților u , v , f sunt selectate pe baza următoarelor considerente – pt imagine reală dintr-un obiect real într-o lentilă convergentă - toate aceste cantități sunt pozitive. Dacă imaginea este imaginară, distanța până la ea este considerată negativă; dacă obiectul este imaginar, distanța până la acesta este negativă; dacă obiectivul este divergent, distanța focală este negativă.

Scara imaginii

Scara imaginii () este raportul dintre dimensiunile liniare ale imaginii și dimensiunile liniare corespunzătoare ale obiectului. Această relație poate fi exprimată indirect prin fracțiunea , unde este distanța de la lentilă la imagine; - distanta de la obiectiv la obiect.

Există un factor de reducere aici, adică un număr care arată de câte ori dimensiunile liniare ale imaginii sunt mai mici decât dimensiunile liniare reale ale obiectului.

În practica calculelor, este mult mai convenabil să exprimați această relație în valori sau , unde este distanța focală a lentilei.

.

Calculul distanței focale și al puterii optice a unui obiectiv

Lentilele sunt simetrice, adică au aceeași distanță focală, indiferent de direcția luminii - stânga sau dreapta, ceea ce, totuși, nu se aplică altor caracteristici, de exemplu, aberații, a căror magnitudine depinde de ce parte a lentila este orientată spre lumină.

Combinație de mai multe lentile (sistem centrat)

Lentilele pot fi combinate între ele pentru a construi sisteme optice complexe. Putere optică un sistem de două lentile poate fi găsit ca simplă sumă a puterilor optice ale fiecărei lentile (cu condiția ca ambele lentile să fie considerate subțiri și să fie situate aproape una de alta pe aceeași axă):

.

Dacă lentilele sunt situate la o anumită distanță unele de altele și axele lor coincid (un sistem de un număr arbitrar de lentile cu această proprietate se numește sistem centrat), atunci puterea lor optică totală poate fi găsită cu un grad suficient de precizie de la următoarea expresie:

,

unde este distanța dintre planurile principale ale lentilelor.

Dezavantajele unui obiectiv simplu

Echipamentele fotografice moderne impun cerințe mari la calitatea imaginii.

Imaginea produsă de un obiectiv simplu, din cauza unei serii de neajunsuri, nu satisface aceste cerințe. Eliminarea majorității deficiențelor se realizează prin selectarea adecvată a unui număr de lentile într-un sistem optic centrat - lentilă. Imaginile obtinute cu lentile simple au diverse dezavantaje. Dezavantajele sistemelor optice sunt numite aberații, care sunt împărțite în următoarele tipuri:

• Aberații geometrice
• Aberația de difracție (această aberație este cauzată de alte elemente ale sistemului optic și nu are nimic de-a face cu obiectivul în sine).

Lentile cu proprietăți deosebite

Lentile din polimer organic

Lentile de contact

O lentilă biconvexă converge mereu?

Dacă lentila este biconvexă, atunci R 1 > 0 și R 2 > 0. La o lentilă divergentă D < 0. Выражение в этом случае может быть отрицательным, только если(P – 1) < 0, то есть или P l< P mier Prin urmare, dacă alegem un material transparent pentru lentilă, astfel încât indicele său absolut de refracție P Am fost mai mic decât indicele absolut de refracție al mediului P sf în care va fi amplasată această lentilă, atunci în acest caz lentila biconvexă va fi divergentă.

Problema 8.2. O lentilă biconvexă din sticlă cu indice de refracție P= 1,6, are o lungime focală F= 10 cm.Care va fi distanta focala a acestui obiectiv daca este plasat in mediu transparent, având un indice de refracție P 1 = 1,5? Găsiți distanța focală a acestui obiectiv într-un mediu cu indice de refracție P 2 = 1,7.

Într-un mediu cu indicator absolut refracţie P mediu, indicele de refracție relativ al sticlei va fi egal cu . Apoi pentru distanțe focale F 1 și F 2 putem scrie:

, (2)

, (3)

Din ecuația (1) exprimăm și înlocuiți în ecuația (2), obținem

.

În mod similar, înlocuind în ecuația (3), am primit

Răspuns: F 1" 90 cm, F 2 "-1,0 m.

STOP! Decideți singur: A5–A7, B2, B3.

Lentila neputincioasa

Cititor:Și ce putere optică va avea o lentilă convex-concavă din sticlă, razele suprafețelor sale sferice fiind egale | R 1 | = |R 2 |= R(Fig. 8.7)?

Orez. 8.7

=0.

Orez. 8.8

Și deoarece puterea optică este zero, atunci distanța focală principală este egală, adică F tinde spre infinit. Aceasta înseamnă că, după trecerea printr-o astfel de lentilă, un fascicul de raze paralele rămâne paralel. Adică lentila nu schimbă în NICIUN MOD calea razelor. Prin bun simț, acest lucru este de înțeles: deoarece puterea optică a lentilei este zero, înseamnă că lentila nu are putere să influențeze cumva calea razelor (Fig. 8.8).

Se oferă o lentilă biconvexă simetrică din coroană de borosilicat C-20 cu o distanță focală (pentru linia D) / x 100 mm.

Luați în considerare o lentilă biconvexă; pentru o rază care trece printr-o astfel de lentilă, prima suprafață (de intrare) este convexă, iar a doua (ieșire) este concavă.

Într-o lentilă biconvexă, care este prezentată în diagrama de mai sus (Fig. 100), planurile principale sunt întotdeauna situate în interiorul lentilei; prin urmare, atât distanțele față cât și cele din spate (distanțele de la planurile focale la suprafețele lentilelor, măsurate de-a lungul axei optice principale) sunt întotdeauna mai mici decât distanța focală. În schimb, la lentile poziția planurilor principale poate fi diferită: depinde de puterea de refracție și de poziția relativă a lentilelor colectoare și divergente care alcătuiesc lentila. În lentilele prime, ca și în cazul unei lentile biconvexe, planurile principale sunt de obicei situate în interiorul lentilei. De exemplu, în lentila Industar-10 planurile principale sunt situate aproximativ în mijlocul lentilei, iar în lentila Jupiter-8 - în apropierea vârfului său frontal.

Într-o lentilă biconvexă, imaginea a fost inițial de 4 ori mai mare decât obiectul.

O oglindă concavă cu raza de 20 cm este plasată în spatele lentilei biconvexe la o distanță de 40 cm. Distanța focală a lentilei este de 8 cm. Axele optice principale ale lentilei și oglinzii coincid. În fața lentilei la o distanță de 16 cm de centrul său optic se află un obiect luminos de 2 cm înălțime.Determină câte imagini vor fi obținute, la ce distanță de lentilă va fi ultima imagine, natura și înălțimea ultima imagine. Trei imagini; / 312 3 cm.Primele două imagini sunt invizibile; a treia imagine este reală, inversă, redusă; inaltimea sa h7 7 mm.

O oglindă plată este plasată în spatele lentilei biconvexe la o distanță de 40 cm normală cu axa sa optică. Distanța focală a lentilei este de 8 cm.În fața lentilei se află un obiect luminos la o distanță de 16 cm de centrul său optic.

In spatele lentilei biconvexe la o distanta de 40 cm este asezata o oglinda concava avand o raza de curbura de 20 cm.Distanta focala a lentilei este de 8 cm.Axele optice principale ale lentilei si oglinzii coincid. In fata lentilei la o distanta de 16 cm de centrul sau optic se afla un obiect luminos cu inaltimea de 2 cm.Aflati numarul de imagini, distanta de la obiectiv pana la ultima imagine, natura si inaltimea ultimei imagini.

O oglindă plată este plasată în spatele lentilei biconvexe la o distanță de 40 cm normală cu axa sa optică. Distanța focală a lentilei este de 8 cm În fața lentilei la o distanță de 16 cm de centrul său optic se află un obiect luminos.

Între lentila biconvexă și oglinda pe care se obține imaginea reală este plasat un vas dreptunghiular cu pereți transparenți.

O oglindă concavă cu raza de 20 cm este plasată în spatele lentilei biconvexe la o distanță de 40 cm. Distanța focală a lentilei este de 8 cm. Axele optice principale ale lentilei și oglinzii coincid. În fața lentilei la o distanță de 16 cm de centrul său optic se află un obiect luminos de 2 cm înălțime.Determină câte imagini vor fi obținute, la ce distanță de lentilă va fi ultima imagine, natura și înălțimea ultima imagine. Trei imagini; fa 12 3 cm.Primele două imagini sunt invizibile; a treia imagine este reală, inversă, redusă; înălțimea sa h este de 7 7 mm.

Lentila biconvexa

Lentila plano-convexa

Caracteristicile lentilelor subțiri

În funcție de formele care există colectiv(pozitiv) și împrăștiere lentile (negative). Grupul de lentile colectoare include de obicei lentile al căror mijloc este mai gros decât marginile lor, iar grupul de lentile divergente include lentile ale căror margini sunt mai groase decât mijlocul. Trebuie remarcat faptul că acest lucru este adevărat numai dacă indicele de refracție al materialului lentilei este mai mare decât cel al mediului înconjurător. Dacă indicele de refracție al lentilei este mai mic, situația se va inversa. De exemplu, o bula de aer în apă este o lentilă divergentă biconvexă.

Lentilele sunt de obicei caracterizate prin puterea lor optică (măsurată în dioptrii) sau distanța focală.

Pentru a construi dispozitive optice cu aberație optică corectată (în primul rând cromatică, cauzată de dispersia luminii - acromati și apocromatici), sunt importante și alte proprietăți ale lentilelor/materialelor acestora, de exemplu, indicele de refracție, coeficientul de dispersie, transmisia materialului în optica selectată. gamă.

Uneori, lentilele/sistemele optice de lentile (refractorii) sunt special concepute pentru a fi utilizate în medii cu un indice de refracție relativ ridicat (vezi microscop de imersiune, lichide de imersie).

Tipuri de lentile:
Colectare:
1 - biconvex
2 - plat-convex
3 - concav-convex (menisc pozitiv)
Risipirea:
4 - biconcav
5 - plat-concav
6 - convex-concav (menisc negativ)

O lentilă convex-concavă se numește meniscși poate fi colectiv (se îngroașă spre mijloc) sau împrăștiat (se îngroașă spre margini). Un menisc ale cărui raze ale suprafeței sunt egale are o putere optică egală cu zero (utilizată pentru corectarea dispersiei sau ca lentilă de acoperire). Astfel, lentilele ochelarilor pentru miopie sunt, de regulă, meniscuri negative.

O proprietate distinctivă a unei lentile colectoare este capacitatea de a colecta razele incidente pe suprafața sa într-un punct situat pe cealaltă parte a lentilei.

Elementele principale ale lentilei: NN - axa optică principală - o linie dreaptă care trece prin centrele suprafețelor sferice care delimitează lentila; O - centru optic - punctul în care pentru lentilele biconvexe sau biconcave (cu aceleași raze de suprafață) se află pe axa optică din interiorul lentilei (în centrul acesteia).
Notă. Calea razelor este prezentată ca într-o lentilă idealizată (plată), fără a indica refracția la limita fazei reale. În plus, este afișată o imagine oarecum exagerată a unei lentile biconvexe

Dacă un punct luminos S este plasat la o anumită distanță în fața lentilei colectoare, atunci o rază de lumină îndreptată de-a lungul axei va trece prin lentilă fără a fi refractată, iar razele care nu trec prin centru vor fi refractate către axa optică și se intersectează pe ea la un punct F, care și va fi imaginea punctului S. Acest punct se numește focus conjugat sau pur și simplu se concentreze.

Dacă lumina cade pe lentilă dintr-o sursă foarte îndepărtată, ale cărei raze pot fi reprezentate ca venind într-un fascicul paralel, atunci la ieșirea din acesta razele se vor refracta la un unghi mai mare, iar punctul F se va deplasa pe axa optică mai aproape de obiectiv. În aceste condiții, se numește punctul de intersecție al razelor care ies din lentilă concentrare principala F’, iar distanța de la centrul obiectivului până la focalizarea principală este distanța focală principală.

Razele incidente pe o lentilă divergentă vor fi refractate către marginile lentilei la ieșire din ea, adică împrăștiate. Dacă aceste raze sunt continuate în direcția opusă așa cum se arată în figură cu o linie punctată, atunci ele vor converge într-un punct F, care va fi se concentreze acest obiectiv. Acest truc va imaginar.

Focalizarea imaginară a unei lentile divergente

Ceea ce s-a spus despre focalizarea pe axa optică principală se aplică în mod egal acelor cazuri în care imaginea unui punct se află pe o axă optică secundară sau înclinată, adică o linie care trece prin centrul lentilei la un unghi față de axa optică principală. axă. Planul perpendicular pe axa optică principală, situat la focarul principal al lentilei, se numește planul focal principal, iar la focalizarea conjugată - pur și simplu plan focal.

Lentilele colective pot fi îndreptate spre un obiect din ambele părți, drept urmare razele care trec prin lentilă pot fi colectate atât de pe una, cât și de cealaltă parte. Astfel, obiectivul are două focusuri - fațăȘi spate. Ele sunt situate pe axa optică pe ambele părți ale lentilei la distanța focală din centrul lentilei.

Construirea unei imagini cu o lentilă convergentă subțire

La prezentarea caracteristicilor lentilelor s-a luat în considerare principiul construirii unei imagini a unui punct luminos la focalizarea unui obiectiv. Razele incidente pe lentilă din stânga trec prin focalizarea din spate, iar razele incidente pe dreapta trec prin focalizarea frontală. Trebuie remarcat faptul că, în cazul lentilelor divergente, dimpotrivă, focalizarea din spate este situată în fața lentilei, iar focalizarea frontală este în spate.

Construcția unei imagini de obiecte cu o anumită formă și dimensiune de către o lentilă se obține astfel: să presupunem că linia AB reprezintă un obiect situat la o anumită distanță de lentilă, depășind semnificativ distanța sa focală. Din fiecare punct al obiectului, prin lentilă vor trece un număr nenumărat de raze, dintre care, pentru claritate, figura arată schematic mersul a doar trei raze.

Trei raze care emană din punctul A vor trece prin lentilă și se vor intersecta în punctele lor de dispariție respective în A 1 B 1 pentru a forma o imagine. Imaginea rezultată este valabilȘi cu susul în jos.

În acest caz, imaginea a fost obținută la un focar conjugat într-un anumit plan focal FF, oarecum îndepărtat de planul focal principal F’F’, trecând paralel cu acesta prin focarul principal.

Dacă un obiect se află la o distanță infinită de lentilă, atunci imaginea sa este obținută la focalizarea din spate a lentilei F' valabil, cu susul în josȘi redus până când pare un punct.

Dacă un obiect este aproape de obiectiv și se află la o distanță care depășește de două ori distanța focală a lentilei, atunci imaginea acestuia va fi valabil, cu susul în josȘi redusși va fi situat în spatele focarului principal în segmentul dintre acesta și distanța focală dublă.

Dacă un obiect este plasat la distanța focală dublă față de obiectiv, atunci imaginea rezultată se află pe cealaltă parte a lentilei la distanța focală dublă față de acesta. Se obține imaginea valabil, cu susul în josȘi egale ca marime subiect.

Dacă un obiect este plasat între focalizarea frontală și distanța focală dublă, atunci imaginea va fi obținută în spatele distanței focale duble și va fi valabil, cu susul în josȘi mărită.

Dacă obiectul se află în planul focarului principal frontal al lentilei, atunci razele care trec prin lentilă vor merge paralele, iar imaginea poate fi obținută doar la infinit.

Dacă un obiect este plasat la o distanță mai mică decât distanța focală principală, atunci razele vor ieși din lentilă într-un fascicul divergent, fără să se intersecteze nicăieri. Imaginea este atunci imaginar, directȘi mărită, adică în acest caz lentila funcționează ca o lupă.

Este ușor de observat că atunci când un obiect se apropie de focalizarea frontală a lentilei de la infinit, imaginea se îndepărtează de focalizarea din spate și, când obiectul atinge planul de focalizare frontală, apare la infinit de acesta.

Acest model este de mare importanță în practica diferitelor tipuri de lucrări fotografice, prin urmare, pentru a determina relația dintre distanța de la obiect la obiectiv și de la obiectiv la planul imaginii, trebuie să cunoașteți elementele de bază. formula lentilelor.

Formula pentru lentile subțiri

Distanțele de la punctul obiectului la centrul lentilei și de la punctul de imagine la centrul lentilei se numesc distanțe focale conjugate.

Aceste mărimi sunt interdependente și sunt determinate printr-o formulă numită formula de lentile subțiri:

unde este distanța de la lentilă la obiect; - distanta de la obiectiv la imagine; - distanta focala principala a obiectivului. În cazul unei lentile groase, formula rămâne neschimbată, singura diferență fiind că distanțele sunt măsurate nu de la centrul lentilei, ci de la planurile principale.

Pentru a găsi una sau alta cantitate necunoscută cu două dintre cele cunoscute, utilizați următoarele ecuații:

Trebuie remarcat faptul că semnele cantităților u , v , f sunt selectate pe baza următoarelor considerații - pentru o imagine reală dintr-un obiect real într-o lentilă convergentă - toate aceste cantități sunt pozitive. Dacă imaginea este imaginară, distanța până la ea este considerată negativă; dacă obiectul este imaginar, distanța până la acesta este negativă; dacă obiectivul este divergent, distanța focală este negativă.

Scara imaginii

Scara imaginii () este raportul dintre dimensiunile liniare ale imaginii și dimensiunile liniare corespunzătoare ale obiectului. Această relație poate fi exprimată indirect prin fracțiunea , unde este distanța de la lentilă la imagine; - distanta de la obiectiv la obiect.

Există un factor de reducere aici, adică un număr care arată de câte ori dimensiunile liniare ale imaginii sunt mai mici decât dimensiunile liniare reale ale obiectului.

În practica calculelor, este mult mai convenabil să exprimați această relație în valori sau , unde este distanța focală a lentilei.

.

Calculul distanței focale și al puterii optice a unui obiectiv

Lentilele sunt simetrice, adică au aceeași distanță focală, indiferent de direcția luminii - stânga sau dreapta, ceea ce, totuși, nu se aplică altor caracteristici, de exemplu, aberații, a căror magnitudine depinde de ce parte a lentila este orientată spre lumină.

Combinație de mai multe lentile (sistem centrat)

Lentilele pot fi combinate între ele pentru a construi sisteme optice complexe. Puterea optică a unui sistem de două lentile poate fi găsită ca simplă sumă a puterilor optice ale fiecărei lentile (presupunând că ambele lentile pot fi considerate subțiri și sunt situate aproape una de alta pe aceeași axă):

.

Dacă lentilele sunt situate la o anumită distanță unele de altele și axele lor coincid (un sistem de un număr arbitrar de lentile cu această proprietate se numește sistem centrat), atunci puterea lor optică totală poate fi găsită cu un grad suficient de precizie de la următoarea expresie:

,

unde este distanța dintre planurile principale ale lentilelor.

Dezavantajele unui obiectiv simplu

Echipamentele fotografice moderne impun cerințe mari la calitatea imaginii.

Imaginea produsă de un obiectiv simplu, din cauza unei serii de neajunsuri, nu satisface aceste cerințe. Eliminarea majorității deficiențelor se realizează prin selectarea adecvată a unui număr de lentile într-un sistem optic centrat - lentilă. Imaginile obtinute cu lentile simple au diverse dezavantaje. Dezavantajele sistemelor optice sunt numite aberații, care sunt împărțite în următoarele tipuri:

• Aberații geometrice
• Aberația de difracție (această aberație este cauzată de alte elemente ale sistemului optic și nu are nimic de-a face cu obiectivul în sine).

Lentile cu proprietăți deosebite

Lentile din polimer organic

Lentile de contact

Cine nu cunoaște o lupă obișnuită care arată ca un bob de linte. Dacă o astfel de sticlă - numită și lentilă biconvexă - este plasată între un obiect și ochi, atunci imaginea obiectului i se pare observatorului a fi mărită de mai multe ori.

Care este secretul unei astfel de creșteri? Cum putem explica faptul că obiectele, atunci când sunt privite printr-o lentilă biconvexă, ni se par mai mari decât dimensiunea lor reală?

Pentru a înțelege bine motivul acestui fenomen, trebuie să ne amintim cum se propagă razele de lumină.

Observațiile de zi cu zi ne convin că lumina călătorește în linie dreaptă. Amintiți-vă, de exemplu, cum uneori soarele, ascuns de nori, îi străpunge cu raze directe, clar vizibile.

Dar razele de lumină sunt întotdeauna drepte? Se pare că nu întotdeauna.

De exemplu, faceți acest experiment.

În obloanele care acoperă strâns fereastra camerei dvs., faceți Fig. 6< прямолинейный

gaura mica. O rază de lumină, o rază de lumină, lovind pe alta -

După ce a trecut prin această gaură, „mediul moale - ÎN apă, DIN -

Desenează drept într-o cameră întunecată - își schimbă direcția,

G" și 1 este refractat,

Urmă liniară. Dar pune-o

Calea fasciculului este un borcan cu apă și vei vedea că fasciculul, odată ajuns în apă, își va schimba direcția sau, după cum se spune, „refracta” (Fig. 6).

Astfel, refracția razelor de lumină poate fi observată atunci când acestea pătrund în alt mediu. Deci, în timp ce razele călătoresc în aer, ele sunt drepte. Dar de îndată ce un alt mediu, cum ar fi apa, iese în calea lor, lumina este refractată.

O rază de lumină experimentează aceeași refracție atunci când trece printr-o lupă biconvexă. În același timp, lentila colectează razele de lumină
într-un fascicul îngust ascuțit (acest lucru, de altfel, explică faptul că, cu ajutorul unei lupe, colectând razele de lumină într-un fascicul îngust, puteți da foc unei țigări, hârtie etc. la soare).

Dar de ce o lentilă mărește imaginea unui obiect?

Iata de ce. Privește cu ochiul liber un obiect, cum ar fi o frunză de copac. Razele de lumină se reflectă în frunză și converg în ochiul tău. Acum puneți o lentilă biconvexă între ochi și frunză. Razele de lumină care trec prin lentilă vor fi refractate (Fig. 7). in orice caz la ochiul uman nu par rupte. Observatorul încă simte dreptatea razelor de lumină. Se pare că le continuă mai departe, în spatele lentilei (vezi liniile punctate din Fig. 7), iar obiectul observat prin lentila biconvexă pare mărit observatorului!

Ei bine, ce se va întâmpla dacă razele de lumină, în loc să lovească în ochiul observatorului, continuă

Mai departe? După trecerea la un moment dat, numit focalizarea lentilei, razele se vor diverge din nou. Dacă punem o oglindă în calea lor, vom vedea în ea o imagine mărită a aceleiași foi (Fig. 8). Cu toate acestea, ne va apărea într-o formă inversată. Și acest lucru este destul de de înțeles. La urma urmei, după trecerea la punctul focal al lentilei, razele de lumină călătoresc mai departe în aceeași direcție liniară. Natural

Este firesc ca în acest caz razele din partea de sus a foii să fie îndreptate în jos, iar razele care vin de la baza acesteia să fie reflectate în partea superioară a oglinzii.

Această proprietate a unei lentile biconvexe - capacitatea de a colecta razele de lumină la un moment dat - este cea care este utilizată în aparatele fotografice.