Презентація на тему «Лінзи» (варіант 6)

Тема: Лінзи. Побудова зображень в
лінзах. Формула тонкої лінзи.

Мета: сформувати уявлення про лінзу, ввести поняття: розсіювальна лінза, збиральна лінза, оптичний центр лінзи, фокус лінзи, фокусна відстань, оптична вісь лінзи, головна оптична вісь лінзи; ввести формули для обчислення фокусної відстані, оптичної сили, збільшення лінзи; сформувати вміння та навички в побудові зображень предметів з допомогою лінз; виховувати охайність при виконанні креслень
Очікуваний результат:
Знання основних видів лінз їх умовних зображень;
Знання основних понять оптики;
Вміння будувати зображення, яке дають лінзи.

плоско -
опукла
вгнуто -
опукла
дво-
вгнута
опукло -
вгнута
плоско -
вгнута
Лінза – прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями
двоопукла
ЗБИРАЛЬНІ
РОЗСІЮВАЛЬНІ

плоско -
опукла
вгнуто -
опукла
дво-
вгнута
опукло -
вгнута
плоско -
вгнута
Лінза – прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями
двоопукла
ЗБИРАЛЬНІ
РОЗСІЮВАЛЬНІ

Умовні позначки лінз
ЗБИРАЛЬНІ
РОЗСІЮВАЛЬНІ

Типи лінз :
1. Збиральні лінзи – лінзи, які перетворюють паралельний пучок світлових променів в пучок, що сходиться
Тонка лінза – лінза, товщина якої відносно мала порівняно з радіусами кривизни її поверхні

2. Розсіювальні лінзи – лінзи, які перетворюють паралельний пучок світлових променів в пучок, що розходиться

Головна площина лінзи – площина, що проходить через оптичний центр перпендикулярно головній оптичній осі
Радіус сферичної поверхні, випуклої відносно головної площини, вважають додатним
Радіус сферичної поверхні, ввігнутої відносно головної площини, вважають від'ємним
Головна оптична вісь лінзи – це пряма, яка проходить через центри сферичних поверхонь, обмежуючих лінзу

Головна площина лінзи – площина, що проходить через оптичний центр перпендикулярно головній оптичній осі
Радіус сферичної поверхні, випуклої відносно головної площини, вважають додатним
Радіус сферичної поверхні, ввігнутої відносно головної площини, вважають від'ємним
Головна оптична вісь лінзи – це пряма, яка проходить через центри сферичних поверхонь, обмежуючих лінзу

Головний фокус збиральної лінзи – точка на головній оптичній осі, в якій збираються промені, які падають паралельно головній оптичній осі, після заломлення в лінзі
Фокусна відстань– відстань від головного фокуса до центра лінзи
Оптична сила – величина, обернена фокусній відстані лінзи:
F
F
D=
1
F
[дптр]
[діоптрія]

головна
оптична вісь
О
F
F
побічна
оптична вісь
фокальні площини

Фокальна площина лінзи – площина, яка проходить через головний фокус лінзи перпендикулярно головній оптичній осі:
Якщо пучок паралельних променів направить на лінзу під кутом α до її головної оптичної осі, то ці промені перетнуться в деякій точці фокальної площини (розташування цієї точки залежить від кута α)
α

Лінійне збільшення оптичної системи –
фізична величина, рівна відношенню
розміру зображення H до розміру предмета h:
H
h
Г
=
Г
=
f
d

Зображення предметів в збиральній лінзі

Три промені, які використовують для побудови зображень в збиральній лінзі:
1. Промінь, паралельний головній оптичній осі, заломлюючись в лінзі, проходить через її головний фокус
2. Промінь, що проходить через головний фокус, після заломлення в лінзі йде паралельно її головній оптичній осі
3. Промінь, що йде через оптичний центр тонкої лінзи, проходить через неї, не заломлюючись

Можливі три випадки:
1. Предмет знаходиться за подвійним фокусом лінзи: d>2F
2. Предмет знаходиться між фокусом і подвійним фокусом лінзи: F3. Предмет знаходиться між лінзою та її фокусом: dДе d – відстань від предмета до лінзи
Розглянемо кожний із них

Якщо предмет знаходиться одним краєм на головній оптичній осі перпендикулярно до неї, то достатньо побудувати тільки другу крайню точку, а потім опустить перпендикуляр на головну оптичну вісь.

d>2F
d
А
В
А
В
1
1
1. Дійсне
2. Обернене
3. Зменшене
Промінь, що йде паралельно головній оптичній осі, після заломлення пройде через фокус лінзи
Промінь, що проходить через
оптичний центр лінзи не
заломлюється

d
FА
1
В
1
А
В
Дійсне
Обернене
Збільшене
Промінь, що йде паралельно
головній оптичній осі, після
заломлення пройде через фокус лінзи
Промінь, що проходить через
оптичний центр лінзи не
заломлюється

dd
А
В
1
В
1
А
Уявне
Пряме
Збільшене
Промінь, що йде паралельно
головній оптичній осі, після
заломлення пройде
через фокус лінзи
Промінь, що проходить через
оптичний центр лінзи не
заломлюється

Можливі 2 часткові випадки, коли
і
d=F
d=2F

d=F
d
А
В
Якщо предмет знаходиться в фокусі лінзи, то зображення не буде

d=2F
А
В
1
1
В
А
d
Дійсне
Обернене
Такого ж розміру, що й предмет

d=2F
А
В
1
1
В
А
d
Дійсне
Обернене
Такого ж розміру, що й предмет

Формула тонкої збиральної лінзи дає зв'язок між F, d и f (де f – відстань від лінзи до зображення)
Для d>2F або FДля dЯкщо зображення утворюється уявним, то f беруть від'ємним:
Формула тонкої збиральної лінзи

Головний фокус розсіювальної лінзи – точка на головній оптичній осі, через яку проходять продовження пучка променів, який виникає після заломлення в лінзі променів, паралельних головній оптичній осі:
Розсіювальні лінзи

Три промені, які використовують для побудови зображень в розсіювальній лінзі:
1. Промінь, який падає на лінзу паралельно головній оптичній осі, заломлюючись, наче виходить із уявного головного фокусу лінзи
2. Промінь, який йде через оптичний центр лінзи, після лінзи йде не заломлюючись
3. Промінь, який йде в напрямі уявного головного фокусу, що знаходиться за лінзою, після заломлення в лінзі йде паралельно головній оптичній осі

Зображення предмета в розсіювальній лінзі

Можливі три випадки:
1. Предмет знаходиться за подвійним фокусом лінзи: d>2F
2. Предмет знаходиться між фокусом і подвійним фокусом лінзи: F3. Предмет знаходиться між лінзою і її фокусом: dде d – відстань від предмета до лінзи
Розглянемо кожний з випадків

d>2F
Уявне
Пряме
Зменшене

Уявне
Пряме
Зменшене
F

dУявне
Пряме
Зменшене

Таким чином, зображення предмета в розсіювальній лінзі завжди є уявним, прямим (Г<0), зменшеним (│Г│<1) і розташовується між лінзою і головним фокусом з тієї ж сторони від лінзи, що й предмет.

Фокусна відстань і оптична сила системи з двох збиральних лінз

L
1
2
2
2
1
1

Знаючи відстань між лінзами і знаючи фокусні відстані кожної з них, можна знайти фокусну відстань системи лінз
Оптична сила близько розташованих лінз дорівнює сумі оптичних сил лінз цієї системи:

Фокусна відстань і оптична сила системи з розсіювальної і збиральної лінз

L
1
2
2
2
1
1

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 – склера
2 – рогівка
3 – райдужна оболонка
4 - зіниця
5 – кришталик 6 – м`яз
7 – скловидне тіло 8 – сітківка
9 – зоровий нерв 10 – сліпа пляма
Будова ока

Короткозоре око або видовжене, або має менший радіус кривизни рогівки порівняно з нормальним оком
Менша довжина далекозорого ока або більший радіус кривизни рогівки порівняно з нормальним оком приводить до ефективно меншого заломлення променів
Основі хвороби очей – короткозорість і далекозорість

У короткозорого ока зображення отримується перед сітківкою
У далекозорого ока – за сітківкою
Корекція дефектів зору

Основні оптичні прилади

d
f
f
d
расстояние от линзы до предмета -
Лупа – короткофокусна збиральна лінза
Лупа – короткофокусна збиральна лінза
f
f

Фотоапарат
2F
Фотоапарат