Основные элементы линзы
Основные лучи для собирающей линзы.
Определение направления преломленного луча
Построение изображений в собирающей линзе
Построение изображений в рассеивающей линзе
Постройте изображение предмета, предложенного на рисунке.
Постройте изображение предмета, предложенного на рисунке.
Рассмотрим преломление лучей в плоско-выпуклой линзе
Рассмотрим преломление лучей в плоско-выпуклой линзе
Найдем расстояние до главного фокуса от центра линзы
Найдем расстояние до главного фокуса от центра линзы
Оптическая сила линзы
Для собирающих линз
Линза как увеличительное стекло (лупа)
Зрительная труба Кеплера
Зрительная труба Кеплера и Галилея
Линза: яркость изображения
Можно ли в телескоп увидеть звёзды днём?
Импульс электромагнитного поля. Давление света
2.69M
Category: physicsphysics

Линза. Выпуклые линзы

1.

Линзой называют прозрачное тело, ограниченное с двух сторон
сферическими поверхностями, либо одной сферической и одной
плоской поверхностями.
Выпуклые – линзы, у которых края намного тоньше, чем середина.
Вогнутые – линзы, у которых края толще, чем середина

2.

Собирающие
Рассеивающие

3.

Собирающие линзы
линзы, преобразующие параллельный пучок
световых лучей в сходящийся:
двояковыпуклые
плоско-выпуклые выпукло-вогнутые

4.

Действие линз:
а — собирающих; б — рассеивающих
Параксиальные (приосевые) лучи идут под малыми углами
к оптической оси и образуют на всех преломляющих и
отражающих поверхностях малые углы падения, отражения
и преломления

5. Основные элементы линзы

О
ГЛАВНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ – прямая, проходящая через
центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу.
ОПТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР – пересечение главной оптической оси с
линзой, обозначается точкой О.
Побочная оптическая ось – любая прямая, проходящая через
оптический центр.

6.

Фокус линзы
Если на собирающую линзу падает пучок лучей,
параллельных главной оптической оси, то после
преломления в линзе они собираются в одной точке F,
которая называется главным фокусом линзы.

7.

Главных фокусов - два; они расположены на главной
оптической оси на одинаковом расстоянии от оптического
центра линзы по разные стороны.
В фокусе рассеивающей линзы пересекаются
продолжения лучей, которые до преломления были
параллельны ее главной оптической оси. Фокус
рассеивающей линзы мнимый.

8.

Ход лучей через линзу

9.

Ход лучей:
а — в собирающей линзе; б — в рассеивающей линзе

10. Основные лучи для собирающей линзы.

M
1
γ
О1
F
О
F
Если пучок параллельный лучей
падает под углом γ к главной
оптической оси, то преломленные
О2 лучи пересекутся в одной точке F’.
F’
F’- побочный фокус
N
FF’– фокальная плоскость – плоскость, проходящая
главный фокус линзы перпендикулярна главной
оптической оси
фокальная плоскость – является совокупностью всех
возможных побочных фокусов.

11. Определение направления преломленного луча

Воспользуемся вспомогательным
лучом 2 параллельным лучу 1
проходящим через центр линзы.
M
1
О1
2
F’
F
О
F
О2
Луч 2 проходящим не
преломившись пересекает
фокальную плоскость в
побочном фокусе F’
N
Согласно свойству параллельных лучей после преломления луч
1 также пройдет через побочный фокус F’.

12. Построение изображений в собирающей линзе

Изображение: уменьшенное,
перевёрнутое, действительное.
F
2F
F

13. Построение изображений в рассеивающей линзе

Изображение: уменьшенное, прямое,
мнимое.
F

14. Постройте изображение предмета, предложенного на рисунке.

Изображение:
действительное,
перевёрнутое, увеличенное
2
F
F
F

15. Постройте изображение предмета, предложенного на рисунке.

Изображение: мнимое, увеличенное, прямое
F
F

16. Рассмотрим преломление лучей в плоско-выпуклой линзе

Рассмотрим преломление лучей в плосковыпуклой линзе
Разобьем линзу на отдельные участки
каждый из которых
Луч 1 пройдет не
можно представлять как
преломившись так как
треугольную призму
будет падать
перпендикулярно на
плоскопараллельную
R
пластину
О1
1
О
R – радиус
О1 – центр
О – центр линзы О1О– главная
кривизны
поверхности
кривизны
поверхности
оптическая ось

17. Рассмотрим преломление лучей в плоско-выпуклой линзе

Рассмотрим преломление лучей в плосковыпуклой линзе
Луч 2 падая на вторую
границу призмы имеющий
преломляющий угол α.
α
2
R
1
Преломляется на угол
δ = α(n-1), где n - относительный
показатель преломления.
δ
О
F
F – главный фокус линзы – точка на главной оптической оси в
которой пересекаются лучи, падающие параллельно главной
оптической оси.

18. Найдем расстояние до главного фокуса от центра линзы

ОF – фокусное
расстояние
Угол АFО= δ как накрест лежащие
α
2
α
δ
R
1
А
О1
h
α
Рассмотрим
треугольник АОО1
и треугольники АОF
О
δ
F
АО=h – общая сторона.

19. Найдем расстояние до главного фокуса от центра линзы

Из треугольника АОО1
h , так как
sin
α
2
R
α малый угол то:
h
sin
R
Из треугольника АOF
h
tg , так как
F
δ малый угол то:
h
tg
F
1
R
О1
α
А
δ
h δ
α
О
Заменим в уравнение
F
(n 1)
углы α и δ на их значения:
h h
(n 1)
1 1
F R
(n 1)
сократим на h: F
R

20.

Любую собирающую линзу
можно рассматривать как совокупность
двух плоско-выпуклые линз.
двояковыпуклые
выпукло-вогнутые
R2
R2
O1
R1
O2
O
α2
R1
O2
α1
O1
α2
O
α1
Преломление лучей будет
происходить на двух поверхностях
( 1 2 )(n 1)
( 1 2 )(n 1)
1
1
1
( )( n 1)
F
R1 R2
1
1
1
( )( n 1)
F
R1 R2

21.

22.

23. Оптическая сила линзы

- физическая величина, обратная фокусному
расстоянию.
1
D
F
1
1
D
1дптр
F 1м
Диоптрия - оптическая сила линзы с
фокусным расстоянием 1 метр

24.

1 диоптрия – это оптическая сила линзы, фокусное
расстояние которой 1 метр.
Т.к. у рассеивающей линзы фокус мнимый, то
условились считать её фокусное расстояние
отрицательной величиной. Тогда и оптическая
сила рассеивающей линзы будет отрицательной.
Оптическую силу собирающей линзы условились
считать положительной величиной.

25. Для собирающих линз

D 0
1
1
двояковыпуклые D (
)( n 1) 0 ,так как R1>0
R1 R2
R2>0
плоско-выпуклые
1
D (n 1) 0
R
,так как R>0
1 1
выпукло-вогнутые D (
)( n 1) 0 ,так как |R |>R
R1 R2
2
1

26. Линза как увеличительное стекло (лупа)

26

27.

28. Зрительная труба Кеплера

Зрительная труба Галилея
28

29.

30. Зрительная труба Кеплера и Галилея

30

31. Линза: яркость изображения

Ни один оптический прибор не увеличивает
яркость изображения на сетчатке.
При нормальном увеличении яркость изображения
равна яркости изображения предмета
невооружённым глазом
31

32.

33.

34. Можно ли в телескоп увидеть звёзды днём?

• Звезда – точечный объект, размер
изображения на сетчатке не изменяется;
яркость изображения звезды растёт ~ D2
• Участок неба – объект протяжённый – яркость
изображения на сетчатке не изменяется.
• При определённом диаметре объектива D
изображение звезды станет ярче
изображения неба!
34

35. Импульс электромагнитного поля. Давление света

• Импульс релятивисткой частицы: p = (W/c2)v
• Плотность импульса
электромагнитного поля:
• Давление света:
wv S
1
g 2 2
E H
4 c
c
c
wc I
P cg w
c
c
• Если коэффициент отражения R, то:
• Давление солнечного света:
P (1 R )
I
c
I c 1,5 кВт/м 2
P I / c 5 10 6 Па
35

36.

Аберрации
В идеальной оптической системе все лучи, исходящие из т.А пересекаются
в сопряженной с ней точке А’
В реальной системе или нарушается гомоцентричность пучка и лучи не
имеют общей точки пересечения, или гомоцентричность сохраняется, но
лучи пересекаются в другой точке, не совпадающей с точкой идеального
изображения. Это является следствием аберрации.
Основная задача расчета оптических систем- корректировка
(уменьшение) аберраций.

37.

38.

39.

40.

Меридиональная плоскость – это плоскость, проходящая через
оптическую ось (например плоскость рисунка)
Сагиттальная плоскость – это плоскость, которая содержит луч,
перпендикулярный меридиональной плоскости и не проходит
через ось (может быть ломаной и рассматривается по частям). Ее
название произошло от слова “сагитта” (лат.) – стрела. Примером
такой плоскости может служить воображаемая ломаная плоскость,
содержащая луч на рис и перпендикулярная плоскости этого
рисунка.
English     Русский Rules