Надо Знать

добавить знаний



Линза



План:


Введение

Линза.

Оптическая линза ( нем. Linse , лат. Lens - Чечевица) - самый оптический элемент, изготовленный из прозрачного материала, ограниченный двумя преломляющими поверхностями, которые имеют общую ось, или взаимно перпендикулярные плоскости симметрии. При изготовлении линз для видимого диапазона света, используют оптический или органическое стекло, в УФ диапазоне - кварц, флюорит, и т. д., в ИК-диапазоне - специальные сорта стекла, кремень, сапфир, германий, ряд солей и т.п.. [1]

Части линзы имеют аксиальную симметрию и ограничены двумя сферическими поверхностями одинакового или разного радиуса.

Оптические линзы обычно изготавливаются из стекла или пластика. Естественной оптической линзой является хрусталик глаза.


1. Типы линз

Линзу называют тонкой, если ее толщина мала по сравнению с радиусами сферических поверхностей ее ограничивают. Сферические тонкие линзы бывают выпуклые и вогнутые.

Выпуклые линзы имеют свойство собирать преломленный свет (каждый из линз можно условно разделить на три части, из которых края 1 и 3 - призмы, преломляют лучи к основанию, а середина 2 - плоскопараллельной пластинка), поэтому их называют собирательными (у них середина толстая , а края тоньше). вогнутые линзы рассеивают свет после преломления, их называют рассеивающей (середина тонкая, а края толстые).

Lens types.png
Линза Френеля (1) и обычная линза (2)

В зависимости от расположения центров сферических поверхностей и их радиуса различают следующие типы линз

  1. двояковыпуклой линзы
  2. плоско-выпуклая линза
  3. сборный мениск
  4. двояковогнутого линза
  5. плоско-вогнутая линза
  6. рассеивающих мениск

В зависимости от того, сходятся или расходятся параллельные пучки лучей после прохождения линзы, линзы делятся на сборные и рассеивающей.


2. Характеристики линзы

Ось симметрии аксиально-симметричной линзы называется оптической осью. Световой луч, который распространяется вдоль оптической оси не преломляется.

Важными характеристиками линзы являются фокусное расстояние и обратная к ней величина, которую называют оптической силой линзы.

Линза называется тонкой линзой, когда ее толщина намного меньше фокусное расстояние. В противном случае, когда толщиной линзы нельзя пренебречь по сравнению с фокусным расстоянием, линзу называют толстой.

Оптический центр линзы - точка, проходя через которую луч света не меняет своего направления.


3. Главный фокус

Lens (biconvex) main focus.svg

Сборная линза имеет свойство собирать лучи, выпущенные из одной точки, в другой точке по другую сторону от линзы. Если на некотором расстоянии перед линзой разместить точку А, то лучи что выходить из этой точки, проходить через линзу преломляясь оптической оси и собираться в точке А '. Эта точка называется сопряженным фокусом до точки А.

Если удалять точку А от линзы, то точка А 'перемещаться ближе к линзе.

Если точка А находиться бесконечным далеко от линзы, то лучи от нее будут параллельными, а точка А 'называться главным фокусом линзы, а расстояние до нее - главной фокусным расстоянием.


4. Изображение создано линзой

Lens (biconvex) image1.svg

При построении изображений созданных двояковыпуклой линзой, проводят три линии:

  1. С вершины предмета параллельно оптической оси линзы до главной плоскости линзы, далее, преломляясь, через задний главный фокус.
  2. С вершины предмета через центр линзы.
  3. С вершины предмета через передний фокус главной плоскости линзы, а дальше параллельно оптической оси линзы.

Эти три линии пересекаются в одной точке и дают изображение вершины предмета. Согласно формулы

\ Frac {1} {S_1} + \ frac {1} {S_2} = \ frac {1} {F}
  1. Если предмет находится дальше двойную фокусное расстояние, то изображение будет находиться позади линзы между фокусом и двойным фокусом и будет действительным, перевернутым и уменьшенным.
  2. Если предмет находится между фокусом и двойным фокусом перед линзой, то изображение будет позади линзы двойным фокусом и будет действительным, перевернутым и увеличенным.
  3. Если предмет находится ближе фокуса перед линзой, то изображение будет еще ближе перед линзой и будет мнимым, прямым и увеличенным.

5. Изготовления линз с заданной фокусным расстоянием

Lens (biconvex) focus & radius.svg

Радиусы кривизны поверхностей линзы и ее фокусное расстояние связаны следующим соотношением:

\ Frac {1} {f} = (n-1) \ left [\ frac {1} {R_1} - \ frac {1} {R_2} + \ frac {(n-1) d} {n R_1 R_2} \ right],

где

\ F - Фокусное расстояние,
\ R_1, R_2 - Радиусы кривизны поверхностей линзы,
\ N - Характеристика материала линзы,
\ D - Толщина линзы.

Знаки перед радиусами относятся соответственно к их выпуклости или вогнутости.


6. Линзы в жизни

Линзы являются универсальным оптическим элементом большинства оптических систем. Традиционное применение линз: бинокли, телескопы, оптические прицелы, теодолиты, микроскопы и фотовидеотехника. Одиночные собирающие линзы используются как увеличительные стекла. Другая важная сфера применения линз офтальмология, где с помощью них исправляют различные недостатки зрения - близорукость, дальнозоркость, неправильная аккомодация, астигматизм и т.д. Линзы используются в таких приспособлениях, как очки и контактные линзы.

В радиоастрономии и радарах часто используются диэлектрические линзы, собирающие поток радиоволн в приемную антенну, или фокусируя на цели.

В конструкции плутониевых ядерных бомб для преобразования сферической ударной волны применялись линзовые системы, изготовленные из взрывчатки с разной скоростью детонации (то есть с разным коэффициентом преломления).


7. Источники информации

  1. А. М. Прохоров Физическая Энциклопедия, т. 2. - Большая Российская Энциклопедия, 1990. ISBN 5-85270-034-7.

8. Смотрите также


Физика Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам