Изображения, даваемые линзой

Введение

Линзы — одни из важнейших инструментов в оптике. Они позволяют изменять направление и форму световых лучей, создавать изображения предметов и управлять их размерами.
Понимание того, как линза формирует изображение, помогает объяснить работу множества оптических приборов: очков, микроскопов, телескопов, фотоаппаратов, проекторов и луп.

Для построения изображений необходимо знать основные понятия: фокус, фокусное расстояние, оптический центр и главная оптическая ось линзы. Знание этих понятий позволяет правильно прогнозировать, каким будет изображение предмета в различных ситуациях.

Основные точки и линии линзы

1. Оптический центр (O) — точка линзы, через которую проходят лучи, не изменяя направления.

2. Главная оптическая ось — прямая, проходящая через оптический центр и фокусы линзы.

3. Фокус (F) — точка на главной оптической оси, где собираются или кажутся пересечёнными лучи света после прохождения через линзу.

4. Двойной фокус (2F) — точка на главной оси, расположенная в два раза дальше от линзы, чем фокус.

Построение изображения предмета в собирающей линзе

1. Предмет за двойным фокусом (далеко от линзы)

   • Изображение: уменьшенное, действительное, перевернутое и расположенное между фокусом и двойным фокусом с другой стороны линзы.

   • Пример: фотоаппарат фиксирует уменьшенное изображение удалённого объекта.

2. Предмет между фокусом и двойным фокусом

   • Изображение: увеличенное, действительное, перевернутое и расположенное за двойным фокусом.

   • Пример: макросъёмка близких объектов.

3. Предмет в фокусе линзы

   • Лучи после линзы выходят параллельно.

   • Изображение: не существует на экране, лучи не пересекаются, создавая бесконечно удалённое изображение.

4. Предмет между фокусом и линзой

   • Изображение: увеличенное, мнимое, прямое и находится с той же стороны линзы, что и предмет.

   • Пример: увеличение текста с помощью лупы.

Построение изображения в рассеивающей линзе

• Рассеивающая линза всегда даёт мнимое, уменьшенное и прямое изображение, вне зависимости от положения предмета.

• Лучи после линзы расходятся, а их продолжения пересекаются в мнимом фокусе с той же стороны, что и предмет.

• Применение: очки для коррекции близорукости, некоторые виды проекторов и оптических приборов.

Оптический прибор: лупа

• Лупа — это собирающая линза с коротким фокусным расстоянием, позволяющая рассматривать мелкие предметы крупнее.

• При правильном расположении предмета между линзой и её фокусом, изображение получается мнимым, увеличенным и прямым.

• Лупа широко применяется в науке, технике и быту.

Вопросы для самопроверки

1. Какие основные точки и линии выделяют в линзе?

2. Что такое фокус и двойной фокус линзы?

3. Какое изображение формируется при расположении предмета за двойным фокусом собирающей линзы?

4. Как изображение изменяется, если предмет находится между фокусом и двойным фокусом?

5. Что происходит с изображением, если предмет находится точно в фокусе собирающей линзы?

6. Каким будет изображение при положении предмета между фокусом и линзой?

7. Какие свойства изображения даёт рассеивающая линза?

8. Чем отличается мнимое изображение от действительного?

9. Как работает лупа и в каких условиях она создаёт увеличенное изображение?

10. В каких приборах используются собирающие и рассеивающие линзы?