Изображения, получаемые с помощью линз

Рассмотрим важнейшие частные случаи:

1. Источник удаляется на бесконечность (f₁→∞). Тогда

f₂→∞ и изображение получается в главном фокусе, причем фокусное расстояние

(5.14)

Величина, обратная фокусному расстоянию, измеренному в метрах, называется оптической силой линзы и измеряется в диоптриях:

2. При — f₁→∞ получается f₂→∞ т. е. линза делает лучи, проходящие через главный

фокус, параллельными главной оптической оси,— этот результат можно было предвидеть на основании принципа обратимости хода лучей.

Рис 5.13

Рис 5.14

Рис 5.15

Выпуклую линзу обычно называют собирающей. Это значит, что такая линза (если n> 1) уменьшает расходимость падающего на нее пучка, однако она не всегда делает его сходящимся. Если источник света лежит между главным фокусом и линзой, то изображение светящейся точки получается мнимым.

Мы будем условно изображать тонкие линзы прямой чертой, перпендикулярной главной оптической оси; у краев черты будем рисовать стрелки, символизирующие ход истинных поверхностей линзы.

Уравнение (5.13) позволяет выбрать удобные для построения изображения лучи. В случае собирающей линзы такими будут следующие лучи (рис. 5.13, а):

Луч 1, параллельный главной оптической оси, после линзы проходит через главный фокус.

Луч 2, идущий через главный фокус, после преломления становится параллельным главной оптической оси.

Луч 3, идущий через оптический центр линзы С, проходит линзу без преломления.

В случае рассеивающей линзы ход лучей (и их продолжений) показан на рисунке 5.13, б.

Так как центральную часть линзы для узких пучков можно уподобить плоскопараллельной пластине, то пренебрежение толщиной линзы означает пренебрежение смещением параллельного пучка, идущего под углом <1> к главной оптической оси (рис. 5.14). Прямую АВназывают побочной осью; ее пересечение с фокальной плоскостью определяет положение побочного фокуса F', где сходится после преломления пучок, параллельный этой оси. Это замечание важно для решения задач на построение изображений. Все построения на рисунках 5.12, 5.13, 5.14 были выполнены в предположении, что n>1. Если при той же геометрии линзы сделать n<1 (например, поместить в воду полую (воздушную) линзу с весьма тонкими стенками), то картина изменится на противоположную и выпуклая линза станет рассеивать световые пучки.