какие линзы называются тонкими
Тонкая линза
Тонкая линза
Тонкая линза — линза (в оптике), когда толщина самой линзы d (расстояние между наружными точками сфер) мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей d Основные определения тонкой линзы
Рис.2,Схема тонкой линзы
Рис.3,Собирающие и рассеивающие линзы
Главной оптической осью линзы (См. Рис.2) считается ось, проходящая через центры кривизны её поверхностей. В тонкой линзе точки пересечения главной оптической оси с обеими поверхностями линзы сливаются в одну точку О.(Т.к. очень большие радиусы кривизны приближаются к плоскостям, то сферические поверхности теоретически сливаются в одну плоскость ). Эта точка называется оптическим центром линзы. Тонкая линза имеет одну главную плоскость, которая общая для двух сферических поверхностей и проходит через центр призмы и перпендикулярна к главной оптической оси. Все прямые, проходящие через оптический центр линзы, называются побочными оптическими осями линзы. Важным является то, что все лучи, идущие через оптический центр линзы, не преломляются.
Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. У тонкой линзы имеются два главных фокуса, расположенных симметрично на главной оптической оси относительно линзы. У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые. Пучки лучей, параллельных одной из побочных оптических осей, после прохождения через линзу также фокусируются в точку F’, которая расположена при пересечении побочной оси с фокальной плоскостью Ф, то есть плоскостью, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главный фокус (рис. 1.1). Расстояние между оптическим центром линзы O и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначаетcя той же буквой F.
Рис. 1.1. Преломление параллельного пучка лучей в собирающей (a) и рассеивающей (b) линзах. Точки O1 и O2 – центры сферических поверхностей, O1O2 – главная оптическая ось, O – оптический центр, F – главный фокус, F’ – побочный фокус, OF’ – побочная оптическая ось, Ф – фокальная плоскость.
Непараксиальные пучки не дают стигматических оптических изображений и после преломления становятся не гомоцентрическими.
Содержание
Формула тонкой линзы
Все формулы тонкой линзы смотри в:
Расстояния от точки предмета до центра линзы и от точки изображения до центра линзы называются сопряжёнными фокусными расстояниями.
Эти величины находятся в зависимости между собой и определяются формулой, называемой формулой тонкой линзы:
где — расстояние от линзы до предмета; — расстояние от линзы до изображения; — главное фокусное расстояние линзы. В случае толстой линзы формула остаётся без изменения с той лишь разницей, что расстояния отсчитываются не от центра линзы, а от главных плоскостей. [1]
Линза. Виды линз. Фокусное расстояние.
теория по физике 🧲 оптика
Мы уже познакомились с явлением преломления света на границе двух плоских сред. Но на практике особый интерес представляет явление преломления света на сферических поверхностях линз.
Линза — прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями.
Какими бывают линзы?
По форме различают следующие виды линз:
Выпуклые линзы тоже имеют разновидности:
Разновидности вогнутых линз:
Тонкая линза
Мы будем говорить о линзах, у которых толщина l = AB намного меньше радиусов сферических поверхностей этой линзы R1 и R2. Такие линзы называют тонкими.
Тонкая линза — линза, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусами сферических поверхностей, которыми она ограничена.
Главная оптическая ось тонкой — прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы (на рисунке она соответствует прямой O1O2).
Оптический центр линзы — точка, расположенная в центре линзы на ее главной оптической оси (на рисунке ей соответствует точка О). При прохождении через оптический центр линзы лучи света не преломляются.
Побочная оптическая ось — любая другая прямая, проходящая через оптический центр линзы.
Изображение в линзе
Подобно плоскому зеркалу, линза создает изображения источников света. Это значит, что свет, исходящий из какой-либо точки предмета (источника), после преломления в линзе снова собирается в точку (изображение) независимо от того, какую часть линзы прошли лучи.
Оптическое изображение — картина, получаемая в результате действия оптической системы на лучи, испускаемые объектом, и воспроизводящая контуры и детали объекта.
Практическое использование изображений часто связано с изменением масштаба изображений предметов и их проектированием на поверхность (киноэкран, фотоплёнку, фотокатод и т. д.). Основой зрительного восприятия предмета является его изображение, спроектированное на сетчатку глаза.
Изображения разделяют на действительные и мнимые. Действительные изображения создаются сходящимися пучками лучей в точках их пересечения (см. рисунок а). Поместив в плоскости пересечения лучей экран или фотоплёнку, можно наблюдать на них действительное изображение.
Если лучи, выходящие из оптической системы, расходятся, но если их мысленно продолжить в противоположную сторону, они пересекутся в одной точке (см. рисунок б). Эту точку называют мнимым изображением точки-объекта. Она не соответствует пересечению реальных лучей, поэтому мнимое изображение невозможно получить на экране или зафиксировать на фотоплёнке. Однако мнимое изображение способно играть роль объекта по отношению к другой оптической системе (например, глазу или собирающей линзе), которая преобразует его в действительное.
Собирающая линза
Обычно линзы изготавливают из стекла. Все выпуклые линзы являются собирающими, поскольку они собирают лучи в одной точке. Любую из таких линз условно можно принять за совокупность стеклянных призм. В воздухе каждая призма отклоняет лучи к основанию. Все лучи, идущие через линзу, отклоняются в сторону ее главной оптической оси.
Если на линзу падают световые лучи, параллельные главной оптической оси, то при прохождении через нее они собираются на одной точке, лежащей на оптической оси. Ее называют главным фокусом линзы. У выпуклой линзы их два — второй главный фокус находится с противоположной стороны линзы. В нем будут собираться лучи, которые будут падать с обратной стороны линзы.
Главный фокус линзы обозначают буквой F.
Фокусное расстояние — расстояние от главного фокуса линзы до их оптического центра. Оно обозначается такой же букой F и измеряется в метрах (м).
В однородных средах главные фокусы собирающих линз находятся на одинаковом расстоянии от оптического центра.
Пример №1. Что произойдет с фокусным расстоянием линзы, если ее поместить в воду?
Вода — оптически более плотная среда, поэтому преломленные лучи будут располагаться ближе к перпендикуляру, восстановленному к разделу двух сред. Следовательно, фокусное расстояние увеличится. На рисунке лучам, выходящим из линзы в воздухе, соответствуют красные линии. Лучам, выходящим из линзы в воде — зеленые. Видно, что зеленые линии больше приближены к перпендикуляру, восстановленному к разделу двух сред, что соответствует закону преломления света.
Направим три узких параллельных пучка лучей от осветителя под углом к главной оптической оси собирающей линзы. Мы увидим, что пересечение лучей произойдет не в главном фокусе, а в другой точке (рисунок а). Но точки пересечения независимо от углов, образуемых этими пучками с главной оптической осью, будут располагаются в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси линзы и проходящей через главный фокус (рисунок б). Эту плоскость называют фокальной плоскостью.
Поместив светящуюся точку в фокусе линзы (или в любой точке ее фокальной плоскости), получим после преломления параллельные лучи.
Если сместить источник дальше от фокуса линзы, лучи за линзой становятся сходящимися и дают действительное изображение.
Когда же источник света находится ближе фокуса, преломленные лучи расходятся и изображение получается мнимым.
Рассеивающая линза
Вогнутые линзы обычно являются рассеивающими (лучи, выходя из них, не собираются, а рассеиваются). Это бывает если, поместить вогнутую линзу в оптически менее плотную среду по сравнению с материалом, из которого изготовлена линза. Так, стеклянная линза в воздухе является рассеивающей.
Если направить на вогнутую линзы световые лучи, являющиеся параллельными главной оптической оси, то образуется расходящийся пучок лучей. Если провести их продолжения, то они пересекутся в главном фокусе линзы. В этом случае фокус (и изображение в нем) является мнимым. Этот фокус располагается на фокусном расстоянии, равном F.
Другой мнимый фокус находится по другую сторону линзы на таком же расстоянии при условии, что среда по обе стороны линзы одинаковая.
Оптическая сила линзы
Оптическая сила линзы — величина, характеризующая преломляющую способность симметричных относительно оси линз и центрированных оптических систем, состоящих из таких линз.
Обозначается оптическая сила линзы буквой D. Единица измерения — диоптрий (дптр). Оптической силой в 1 дптр обладает линза с фокусным расстоянием 1 м.
Оптическая сила линзы равна величине, обратной ее фокусному расстоянию:
На рисунке показан ход двух лучей от точечного источника света А через тонкую линзу. Какова приблизительно оптическая сила этой линзы?
Какие линзы называются тонкими
Также, если толщина линзы пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностей и расстоянием от предмета до линзы, ее называют тонкой линзой.
Принцип работы выпуклой (собирающей) линзы в том, что она «собирает» лучи в одной точке, а вогнутой (рассеивающей) линзы в том, что она «рассеивает» лучи. Это явление вы можете видеть на картинке снизу:
Выпуклая линза в реальности:
Оптическая сила линзы
Оптической силой линзы называется величина, обратная фокусному расстоянию:
Формула тонкой линзы
Используя законы геометрии, в частности, подобие треугольников, можно вывести формулу, связывающую расстояние d от предмета до линзы, расстояние d1 от изображения до линзы и фокусное расстояние f :
Учитывая, что 
, можно получить иную запись формулы тонкой линзы:
Линейным увеличением линзы Г называется отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.
Линейное увеличение линзы также равно отношению расстояния от изображения до линзы к расстоянию от предмета до линзы:
Физика. 11 класс
Конспект урока
Урок 13. Линза. Построение изображения в линзе
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
1. Виды линз, их основные характеристики.
2. Построение изображений в линзах. Характеристики полученных изображений.
3. Оптическая сила линзы.
4. Формула тонкой линзы.
5. Линейное увеличение линзы.
Линза – прозрачное тело, ограниченное криволинейными поверхностями.
Оптический центр линзы – это точка, проходя через которую лучи не меняют своего направления.
Главная оптическая ось – прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы.
Побочная оптическая ось – любая прямая, кроме главной оптической оси, проходящая через оптический центр.
Главный оптический фокус – точка, в которой после преломления пересекаются все лучи, падающие на линзу, параллельно главной оптической оси.
Фокусное расстояние – расстояние от линзы до ее фокуса.
Фокальная плоскость – плоскость, проведенная через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси.
Оптическая сила линзы – величина, обратная фокусному расстоянию.
Линейное увеличение – отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.
Мениск – вогнуто-выпуклая или выпукло-вогнутая линза, ограниченная двумя сферическими поверхностями.
Аберрация оптической системы – искажение или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе.
Аккомодация – приспособленность глаза к изменению внешних условий.
Адаптация – приспособление глаза к изменяющимся условиям освещения.
Близорукость – дефект зрения, при котором изображения предметов фокусируются перед сетчаткой глаза при спокойном состоянии глазной мышцы.
Дальнозоркость – дефект зрения, при котором изображения предметов фокусируются за сетчаткой глаза при спокойном состоянии глазной мышцы.
Список обязательной и дополнительной литературы:
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В. М.. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С.191 – 202.
Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. М.: Дрофа,2009.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Простейшей оптической системой является линза.
Виды линз: выпуклые и вогнутые.
Выпуклые линзы: двояковыпуклая, плоско-выпуклая, вогнуто-выпуклая.
Вогнутые линзы: двояковогнутая, плоско-вогнутая, выпукло-вогнутая.
Физической моделью реальной линзы является тонкая линза.
Если толщина линзы d пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны R1 и R2 сферических поверхностей, линзу называют тонкой
Основные элементы и характеристики тонкой линзы: оптический центр, главная оптическая ось, побочная оптическая ось, фокус, фокусное расстояние, фокальная плоскость, оптическая сила.
Основное свойство линзы: световые лучи, исходящие из какой-либо точки предмета (источника), проходя через линзу, пересекаются в одной точке (изображении) независимо от того через какую часть линзы прошли.
Чтобы построить изображение точки, расположенной на главной оптической оси, необходимо применить метод побочных осей: надо провести вспомогательную побочную оптическую ось и рассматривать данную точку как находящуюся вне проведенной оптической оси.
Собирающая линза может давать различные изображения в зависимости от того, на каком расстоянии d от линзы расположен предмет: увеличенное, уменьшенное, прямое, перевернутое, действительное, мнимое.
Для рассеивающей линзы положение предмета относительно линзы не имеет значения. Изображение предмета в линзе всегда мнимое, прямое и уменьшенное.
Основные формулы и уравнения:
Оптическая сила линзы:
где F – фокусное расстояние.
Или 
где где R1 и R2 – радиусы кривизны поверхностей; n – показатель преломления линзы в веществе.
Оптическая сила сложной системы равна сумме оптических сил составляющих систем.
Уравнение, связывающее фокусное расстояние F, расстояние от линзы до изображения 
и расстояние от предмета до линзы d, называют формулой тонкой:
Линейным увеличением (Г) называется отношение линейного размера изображения (H) к линейному размеру предмета (h):
При расчетах числовые значения действительных величин всегда подставляются со знаком «+», а мнимых со знаком «-».
Если после преломления лучи, идущие от источника, пересекаются в одной точке за линзой, то они образуют действительное изображение. Изображение является мнимым, когда прошедшие через линзу лучи расходятся и изображение находится в точке пересечения их продолжений.
Линзы являются основной частью многих оптических приборов. Например, глаз, как орган зрения, тоже является уникальной оптической системой, в которой роль линзы выполняют роговица и хрусталик.
Линзы применяют на практике для получения изображений высокого качества. Однако, изображение, даваемое простой линзой, в силу ряда недостатков не удовлетворяет этим требованиям. Недостатки оптических систем, приводящие к искажению изображений на выходе из оптической системы, называются аберрациями. Виды аберраций: сферическая аберрация, хроматическая аберрация, кома, астигматизм, дисторсия.
Разбор тренировочного задания.
1. Заполните пропуски в тексте: «Лучи, падающие на рассеивающую линзу параллельно ________ оптической оси, после прохождения линзы идут так, что их ___________ проходят через _____, расположенный с той стороны линзы, откуда ______ лучи»
Варианты ответов: побочной; фокус; преломляются; продолжения; падают; центр; окончания; главной.
Правильный вариант: главной; продолжения; фокус; падают.
Подсказка: Ход лучей в тонкой линзе.
2. Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы равно 20 см. Предмет малых размеров расположен на её главной оптической оси, при этом изображение предмета находится на расстоянии 60 см от линзы. Предмет расположен от линзы на расстоянии ___ см.
Правильный вариант: 30.
Подсказка: Формула тонкой линзы
Формула тонкой линзы:
отсюда получаем формулу для расчета расстояния от линзы до предмета:
Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемЗоя Тяпина
Похожие презентации
Презентация на тему: » Что называют линзой? Виды линз Какую линзу называют тонкой? Основные характеристики линзы Три характерных луча для построения в линзах Оптическая сила.» — Транскрипт:
2 Что называют линзой? Виды линз Какую линзу называют тонкой? Основные характеристики линзы Три характерных луча для построения в линзах Оптическая сила линзы. Единицы ее измерения. Увеличение линзы
3 1.Формула тонкой линзы Правило знаков 2. Оптическая сила линзы 3. Увеличение линзы
4 Тонкая линза Лупа Проекционный аппарат Фотоаппарат Очки
5 Линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображения в тонких линзах. Оптические приборы. Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное с двух сторон криволинейными поверхностями. Чаще всего применяются линзы с поверхностями, имеющими сферическую форму. По форме ограничивающих поверхностей различают шесть типов линз. Собирающие линзы: вогнуто-выпуклая; плосковыпуклая; двояковыпуклая. Рассеивающие линзы: выпукло-вогнутая; плосковогнутая; двояковогнутая. Условное обозначение линз Рис. Типы линз и их условные обозначения. Собирающие: 1 двояковыпуклая; 2 плоско-выпуклая; 3 выпукло- вогнутая; рассеивающие; 4 двояковогнутая, 5 плосковогнутая, 6 вогнуто-выпуклая.
6 Рис. Основные характеристики линзы Линза считается тонкой, если ее толщина намного меньше радиусов ее поверхностей. Характеристические элементы линзы: Главная оптическая ось – прямая, на которой лежат центры обеих сферических поверхностей линзы. Оптический центр линзы – точка О, проходя через которую луч не преломляется. Побочная оптическая ось – прямая, проходящая через центр линзы О, не совпадающая с главной оптической осью. Главная плоскость линзы – плоскость, проходящая через центр тонкой линзы О перпендикулярно главной оптической оси. Главный фокус – точка, в которую собирается параксиальный пучок света, распространяющийся параллельно главной оптической оси. Фокальная плоскость – плоскость, проходящая через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси.
7 Для построения изображения в линзе применяют три характерных луча: Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления проходит через главный фокус; Луч, совпадающий с побочной оптической осью, проходит без преломления через центр линзы; Луч, проходящий через главный фокус, после преломления идет параллельно главной оптической оси. Формула тонкой линзы: = + Здесь F – фокусное расстояние, d – расстояние от предмета до линзы, f – расстояние от линзы до изображения. Формула линзы позволяет, не рассматривая, хода лучей, вычислить расстояние до изображения, даваемого линзой, по заданному положению источника и известному фокусному расстоянию. Принято считать фокусные расстояния собирающих линз положительными числами, а рассеивающих – отрицательными. Расстояния от предмета до линзы и от действительного изображения считают положительными числами, а расстояние от линзы до мнимого изображения – отрицательным числом. Линзу с фокусным расстоянием F 0 называют собирающей, а с F 0 – рассеивающей. Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется ее оптической силой D =. – оптическая сила линзы. Единица оптической силы линзы в СИ – диоптрий (дптр). 1 дптр – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 метр.