В. Сарафанников - Такая многоликая дрель. Сантехнические работы. Водоснабжение...(Сделай сам №1•2008)

Рис. 2. Разновидности линз:

а — собирающие; б — рассеивающие, 1— двояко-выпуклая; 2— плоско-выпуклая; 3— вогнуто-выпуклая (мениск); 4— двояко-вогнутая; 5— плоско-вогнутая; 6— выпукло-вогнутая (мениск); R1 и R2 — радиусы сферических поверхностей; О— оптический центр линзы, O1 O2 — толщина линзы в центре; AВ— главная оптическая ось; CD— оптическая ось линзы

Точки С 1и С 2— центры шаровых поверхностей и О 1 C 1и O 2 С 2— их радиусы, равные R 1и R 2. В оптических приборах широкое применение находят тонкие линзы, в которых их толщина O 1 O 2очень мала по сравнению с радиусами R 1и R 2, в таких линзах точки О 1и O 2можно считать сливающимися в точку О , которая называется оптическим центром линзы. Прямая АВ , проходящая через центры С 1и С 2шаровых поверхностей, называется главной оптической осью, а всякая прямая, проходящая через оптический центр линзы О , например прямая CD , называется оптической осью линзы.

По форме ограничивающих поверхностей различают шесть разновидностей линз: двояковыпуклая, плоско-выпуклая, вогнуто-выпуклая (мениск), двояковогнутая, плоско-вогнутая и выпукло-вогнутая (мениск), среди которых первые три представляют собирающие (положительные) линзы, а последние три — рассеивающие (отрицательные) (рис. 2). Сравнивая сечения собирающих и рассеивающих линз замечаем, что в собирающей линзе середина O 1 O 2толще, чем ее края, а в рассеивающей — наоборот, середина O 1 O 2тоньше краев.

Собирающие линзы широко применяют в оптических приборах, в частности, хрусталик нашего глаза также представляет собирающую линзу, а линзы-мениски служат в качестве очков у людей с ослабленным зрением.

Линзы изготавливают не только из стекла, а из любого прозрачного вещества, например перед экранами первых телевизоров, выпускавшихся в 50-е годы минувшего века, для увеличения изображения ставили линзы, которые изготавливались из двух выпуклых стекол и наполнялись водой. В специальных оптических приборах линзы выполняют из кварца, каменной соли, горного хрусталя и т. д.

Фокусы в собирающих линзах.Если направить на собирающую линзу слева пучок параллельных лучей, например от солнечного света, то лучи света после выхода из линзы, отклоняясь от своего первоначального направления, собираются в точке F 1на главной оптической оси MN , которая называется фокусом линзы, а расстояние OF 1 — фокусным расстоянием и обозначается буквой f 1(рис. 3).

Рис. 3. Фокусы в собирающих линзах:

а, б— фокусы F и F 1 и фокусные расстояния f и f 1; в, г, д— разбивка линзы на трапецеидальные и прямоугольную призмы и прохождение световых лучей через них

Существо опыта не изменяется, если на линзу направить пучок параллельных лучей справа, и в этом случае лучи, проходя линзу, собираются в фокусе F . Фокусы F и F 1называются передним и задним фокусами и, соответственно, f и f 1— передним и задним фокусными расстояниями; как увидим дальше, они по величине равны: f = f 1.

Отклонение от своего направления параллельных лучей, прошедших собирающую линзу, объясняется очень просто. Собирающую линзу можно представить в виде совокупности большого количества трапецеидальных призм, расширяющихся к низу и прямоугольной призмы в центре (рис. 3, в ).

Каждая призма характеризуется боковыми сторонами, наклоненными под углом β к основанию, и их наклоны зависят от места расположения трапецеидальной призмы в теле линзы. Возьмем призму CDEF и направим на нее слева луч 1, который, проходя ее по законам оптики, отклоняется от своего направления к ее основанию CF , и величина отклонения луча зависит от наклона боковых сторон призмы. Чем больше их наклон, тем больше отклоняется луч от своего первоначального направления (рис. 3, г ). Таким образом, параллельные лучи в потоке света, направляемые на собирающую линзу, каждый из которых, проходя через свою призму и отклоняясь от своего первоначального направления, собирается в точке фокуса.

Далее рассмотрим прохождение еще двух характерных лучей через оптический центр С линзы.

Луч света 2 , направляемый по главной оптической оси MN через прямоугольную призму ABKL , проходит без изменения первоначального направления (рис. 3, д ).