Оптическая сила линзы

Прозрачный предмет, ограниченный двумя криволинейными поверхностями называется линзой (от немецкого слова linse — чечевица). Для изготовления линз используются прозрачные, полностью пропускающие падающих на них свет, кристаллы, стекла и пластмассы. Применение разных видов линз позволило человечеству создать оптические приборы, без которых сегодня сложно обойтись: очки, микроскоп, телескоп, фотоаппарат, лазер и многие другие.

Какие бывают линзы

Поверхность линзы может быть сферической выпуклой или сферической, но вогнутой. Есть линзы, у которых одна из поверхностей делается просто плоской. Выпуклые линзы называют собирающими, а вогнутые — рассеивающими.

Виды линз

Рис. 1. Виды линз.

В 1853 году, во время археологических раскопок Нимруда — столицы Ассирии (древнее государство на территории современных Сирии и Ирака), была найдена линза, возраст которой более 3000 лет. Линза имела трехкратное увеличение. Этот факт говорит о том, что замечательные оптические свойства линз люди научились применять на ранней стадии своего существования.

Что такое фокусное расстояние

Лучи света падают на одну из сторон линзы, преломляются в стекле и сходятся с другой стороны (собирающая линза), формируя изображение.

Фокусное расстояние у собирающей и рассеивающей линз

Рис. 2. Фокусное расстояние у собирающей и рассеивающей линз.

Линза называется тонкой, если ее толщина мала по сравнению с радиусами ее поверхности. Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью.

Главная оптическая ось пересекает линзу в точке, которая называется оптическим центром линзы. Точка, лежащая на главной оптической оси, в которой собираются преломленные линзой лучи (или их продолжения), если они падали на линзу параллельно главной оптической оси, называется главным фокусом. Главный фокус собирающей линзы действительный, а рассеивающей — мнимый.

Расстояние от оптического центра линзы до его главного фокуса называется фокусным расстоянием и обозначается F. Плоскость, проведенная через фокус линзы перпендикулярно к главной оптической оси, есть фокальная плоскость. У собирающих линз значения F положительные (F>0), а у рассеивающих отрицательные (F<0).

Что такое оптическая сила линзы

Оптической силой линзы называется величина, обратная фокусному расстоянию линзы F, выраженному в метрах:

$$D ={1\over F}$$

Это уравнение называется формулой оптической силы линзы.

Единица измерения оптической силы линзы

Единица измерения оптической силы линзы называется диоптрией (дптр). Линза с фокусным расстоянием в 1 метр имеет оптическую силу, равную 1 дптр.

$$[дптр] ={1\over[m]}$$

Например, если фокусное расстояние линзы F равно 25 см, то оптическая сила D будет равна 4 дптр.

Диоптрия относится к внесистемным единицам измерения и используется в основном в офтальмологии для подбора линз к очкам.

Оптическую силу линз измеряют с помощью приборов, называемых диоптриметрами.

Рис. 3. Диоптриметр

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что из себя представляют оптические линзы, и каких типов они бывают. Основной характеристикой линзы является ее фокусное расстояние F. Величина D, обратная F, называется оптической силой линзы, измеряется в диоптриях и используется в основном в офтальмологии (раздел медицины, изучающий глаз).

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 4.

Предметы