Лабораторная работа № 1

____________________________________________________________________________________________Изучение характеристик собирающих и рассеивающих линз

1. Цель работы.

Изучить характеристики собирающих и рассеивающих линз. Определить фокусные расстояния линз.

2. Принадлежности.

Положительные и отрицательные линзы, экран, осветитель, предмет-сетка, измерительная линейка.

3. Линзы.

Сферическая линза представляет собой пространство, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Прямая, соединяющая центры кривизны этих поверхностей, является главной оптической осью такой линзы. Оптическим центром О называется точка, лежащая на главной оптической оси, причем лучи, не преломляясь, проходят сквозь нее. Линза называется тонкой, если ее толщина вдоль главной оптической оси существенно меньше радиусов кривизны ее поверхностей. В зависимости от кривизны поверхностей и соотношения коэффициентов преломления материала линзы и среды, в которой находится линза, она может быть собирающей (положительной, рис. 1.1) или рассеивающей (отрицательной, рис. 1.2).

Точки F, лежащие по обе стороны линзы на расстоянии f, равном фокусному, называются фокусами линзы. Фокус – это точка, в которой после преломления собираются все лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси. Плоскости, проходящие через фокусы линзы перпендикулярно главной оптической оси, называются фокальными плоскостями. В отличие от собирающей рассеивающая имеет мнимые фокусы. В мнимом фокусе сходятся воображаемые продолжения лучей.

, (1.1)

где величина Ф называется оптической силой линзы. Ее единица – диоптрия (дптр; 1дптр=1/м). R₁ и R₂ – радиусы кривизны поверхностей. Обычно R₂ – радиус кривизны менее искривленной поверхности.

Виды линз		f	R1	R2
Собирающие	двояковыпуклые	+ + +	+	+
	плоско-выпуклые		+	∞
	вогнуто-выпуклые		+	–
Рассеивающие	двояковогнутые	– – –	–	–
	плоско-вогнутые		–	∞
	выпукло-вогнутые		–	+

4. Формула линзы.

Пусть β – увеличение линзы,

А – размер предмета,

В – размер изображения,

a – расстояние до предмета,

b – расстояние до изображения,

f – фокусное расстояние, то, в соответствии с рисунком, имеем следующую формулу для увеличения линзы:

. (1.2)

Далее, из рисунка следует, что

. (1.3)

После деления на а и перестановки получаем основную формулу линзы:

. (1.4)

Для рассеивающей линзы:

. (1.5)

Построение изображений в линзе осуществляется с помощью следующих лучей (рис.1.3):

1 – луча, идущего параллельно главной оптической оси; после преломления в линзе он (или его продолжение) проходит через второй фокус линзы;

2 – луча, проходящего через оптический центр линзы и не изменяющего своего направления;

3 – луча (или его продолжения), проходящего через первый фокус линзы; после преломления в ней он выходит из линзы параллельно главной оптической оси.