Разница между действительным и мнимым изображением. Действительное изображение

Наше зрение распознает предметы благодаря тому, что они испускают свет (часто он является отраженным). Но лучи от объекта могут встретить на своем пути препятствие в виде какой-либо оптической системы. В результате изображение получается действительным или мнимым. Что подразумевается под этими названиями, как в каждом случае происходит перемещение лучей, и чем отличается действительное изображение от мнимого? Об этом рассказывается ниже.

Общие сведения

Лучи от обычного предмета поступают в окружающее пространство в виде расходящегося пучка. Если взять некоторый точечный источник и пропустить свет от него через преломляющую или отражающую систему, то сформируется изображение, называемое оптическим. Оно будет представлять собой точку, в которой сойдутся лучи или их продолжения (воображаемые линии с обратным направлением) после прохождения через такую систему.

Сравнение

Чтобы разобраться, в чем состоит отличие действительного изображения от мнимого, рассмотрим два рисунка. Вот первый из них:

Здесь точечный источник обозначен буквой A. Он распространяет расходящиеся лучи. На определенном расстоянии расположена некоторая оптическая система (L). Лучи проходят через эту преломляющую среду, меняют свое направление и устремляются к точке A1. Именно она и является действительным, то есть образованным самими лучами, изображением источника A.

Теперь второй случай:

Снова имеем источник света A. Лучи от него движутся к системе L и тоже меняют направление. Только теперь они расходятся. А изображение при этом формируется в месте, где могли бы пересекаться лучи, перемещаясь в обратную сторону (их так называемое продолжение отмечено пунктиром). Точка A1 – мнимое, не созданное непосредственно лучами, изображение.

Какие оптические приборы или предметы позволяют наблюдать каждый из вариантов? В случае с действительным изображением это, скажем, собирающая линза. А с мнимым – лупа, обычное ровное зеркало.

В чем разница между действительным и мнимым изображением еще? В том, что первое из них нельзя увидеть просто «в воздухе». Здесь требуется проекция на поверхность, размещенную в плоскости пересечения прошедших через оптическую среду лучей, например на экран или фотоматрицу. Мнимое изображение зарегистрировать таким образом нельзя. Но его можно просто увидеть или сфотографировать.

Оптическое изображение воспроизводит контуры и детали этого объекта в виде распределения освещённости .

На практике часто меняют масштаб изображения предметов и проецируют его на какую-либо поверхность.

Свойства

Соответствие объекту достигается, когда каждая его точка изображается точкой, хотя бы приблизительно. При этом различают два случая: действительное изображение и мнимое изображение.

Во всякой реальной оптической системе неизбежно присутствуют аберрации , в результате чего лучи (или их продолжения) не сходятся идеально в одной точке, и кроме того, максимально близко сходятся не совсем там, где нужно. Изображение получается несколько размытым и геометрически не полностью подобным предмету; возможны и другие дефекты.

Пучок лучей, который расходится из одной точки или сходится в ней, называется гомоцентрическим. Ему соответствует сферическая световая волна. Задача большинства оптических систем -- преобразовывать расходящиеся гомоцентрические пучки в гомоцентрические же, тем самым создавая мнимое или действительное изображение, чаще всего, в другом масштабе по отношению к предмету.

Стигматическое изображение (от др.-греч. στίγμα - укол, рубец) - оптическое изображение, каждая точка которого соответствует одной точке изображаемого оптической системой объекта.

Стигматическое изображение не обязательно геометрически подобно изображаемому объекту, но если оно подобно, такое изображение называется идеальным. Это возможно лишь при условии, что в оптической системе отсутствуют или устранены все аберрации , и что возможно пренебречь волновыми свойствами света . Оптическую систему, которая создаёт идеальное изображение, называют идеальной оптической системой. Идеальными можно приближённо считать центрированные системы, в которых изображение получается с помощью монохроматических и параксиальных пучков света.

Хотя глазом человека действительные и мнимые изображения воспринимаются одинаково, при формировании действительного изображения пересечение лучей реальное, и эти реальные лучи могут подействовать, например, на фотоплёнку, вызвав в ней химические преобразования, или быть зафиксированы фотоэлементом.

Мнимое изображение

Опти́ческое изображе́ние - картина, получаемая в результате прохождения через оптическую систему световых лучей, распространяющихся от объекта, и воспроизводящая его контуры и детали.

На практике часто меняют масштаб изображения предметов и проецируют его на какую-либо поверхность.

Действительное изображение создаётся, когда после всех отражений и преломлений лучи, вышедшие из одной точки предмета, собираются в одну точку.

Действительное изображение нельзя видеть непосредственно, но можно увидеть его проекцию, просто поставив рассеивающий экран. Действительное создаётся такими оптическими системами, как объектив (например, кинопроектора или фотоаппарата) или одна положительная линза .

Мнимое изображение - такое, которое можно видеть глазом. При этом каждой точке предмета соответствует выходящий из оптической системы пучок лучей, которые, если бы продолжить их обратно прямыми линиями, сошлись бы в одной точке; возникает видимость, что пучок выходит именно оттуда. Мнимое изображение создаётся такими оптическими системами, как бинокль , микроскоп , отрицательная или положительная линза (лупа), а также плоское зеркало.

Примечания

Литература

Физическая энциклопедия, Т. II. М., «Советская энциклопедия», 1990. (Статья «Изображение оптическое».)
Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. - М.: «Наука», Изд. фирма «Физ.-мат. лит.», 1996.
Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. М., «Наука», 1985.
Волосов Д.С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Мнимая единица
Мнимая оборона

Смотреть что такое "Мнимое изображение" в других словарях:

МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ - (см. ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ … Физическая энциклопедия

МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ Большой Энциклопедический словарь

МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ - см … Большая политехническая энциклопедия

мнимое изображение - см. Изображение оптическое. * * * МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ, см. Изображение оптическое (см. ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ) … Энциклопедический словарь

мнимое изображение - menamasis vaizdas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. apparent image; virtual image vok. scheinbares Bild, n; virtuelles Bild, n rus. мнимое изображение, n pranc. image virtuelle, f … Fizikos terminų žodynas

Мнимое изображение - предмета (воспринимается глазом как предмет) образуется пересечениями геометрических продолжений световых лучей, прошедших через оптическую систему, в направлениях, обратных действительному ходу этих лучей. Подробнее см. Изображение… … Большая советская энциклопедия

МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ - см. Изображение оптическое …

ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ - ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ, изображение объекта при помощи оптического прибора. Действительное изображение формируется совокупностью точек, в которых сходятся лучи света, прошедшие через оптический прибор. Через точки, образующие мнимое изображение,… … Научно-технический энциклопедический словарь

ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ - изображение объекта, получаемое в результате действия оптич. системы на световые лучи, испускаемые или отражаемые объектом. И.о. воспроизводит контуры и детали объекта с нек рыми искажениями (аберрациями оптич. систем). Различают действит. и… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Изображение оптическое - Оптическое изображение картина, получаемая в результате прохождения через оптическую систему световых лучей, распространяющихся от объекта, и воспроизводящая его контуры и детали. На практике часто меняют масштаб изображения предметов и… … Википедия

Договоримся, что расстояние f от изображения до линзы мы будем брать со знаком «плюс», если изображение действительное, и со знаком «минус», если изображение мнимое (так как действительное изображение находится ЗА линзой, а мнимое – ПЕРЕД ней).

В нашем случае изображение как раз мнимое, поэтому величина f отрицательная, и ОВ 1 = |f| .

Теперь рассмотрим подобные треугольники:

DОАВ ∾ DОА 1 В 1 Þ

(1)

D А 1 В 1 F 2 ∾ DСОF 2 Þ

С учетом того, что ОС = АВ , OF 2 = F и B 1 F 2 = |f | + F , последнее равенство можно переписать в виде

Разделим левую и правую части равенства на | f |, получим

. (3)

Поскольку f < 0, то | f | = –f , тогда равенство (3) примет вид

Как видим, с учетом того, что f < 0, формула линзы для случая мнимого изображения имеет такой же вид, как и для случая действительного изображения (см. формулу (8.3)).

Задача 8.5. Изображение предмета в собирающей линзе находится на расстоянии 6 см перед плоскостью линзы, а сам предмет – на расстоянии 5 см перед плоскостью линзы. Определите фокусное расстояние линзы. Значения считать точными.

Решение . Поскольку и предмет, и изображение находятся по одну сторону от линзы, значит, изображение мнимое (см. рис. 8.13). Тогда d = 5 см, а f = –6 см. Воспользуемся формулой линзы:

Ответ : F = 30 см.

СТОП! Решите самостоятельно: А9, А10, В6, В10, С6.

Мнимый источник. Рассмотрим такую ситуацию: на собирающую линзу падает сходящийся пучок лучей (рис. 8.14).

Этот пучок собрался бы в одну точку, если бы линзы на его пути не было. В этом случае точку пересечения продолжений лучей , падающих на линзу – точку S – называют мнимым источником .

Выведем формулу линзы для этого случая. Договоримся, что величина d – расстояние от источника до линзы берется со знаком «плюс», если источник действительный, и со знаком «минус», если источник мнимый (так как действительный источник всегда находится перед линзой, а мнимый – за ней).

В нашем случае d < 0 (рис. 8.14, а ), а точка S расположена на расстоянии |d | от плоскости линзы. Заметим, что величина f > 0, поскольку изображение действительное: после преломления в линзе лучи пересекаются в одной точке S 1 , образуя тем самым действительное изображение мнимого источника.

Чтобы вывести формулу линзы для данного случая, воспользуемся принципом обратимости световых лучей, то есть мысленно пустим лучи в обратном направлении. Тогда получится, что в точке S 1 находится действительный источник света, и лучи, исходящие из этого источника, преломляются в линзе так, что их продолжения пересекаются в точке S , образуя мнимое изображение (рис. 8.14, б ). Таким образом, мы пришли к только что разобранному нами случаю, когда собирающая линза дает мнимое изображение. Формула линзы в этом случае имеет вид

где d ¢ = OS 1 > 0, а f¢ = –OS < 0. Подставляя значения d ¢ и f¢ в (1), получим

. (2)

А теперь вернемся к нашей задаче с мнимым источником (рис. 8.14, а ). У нас OS 1 = f > 0, OS = |d | = –d > 0 (d < 0). Подставляя значения OS и OS 1 в формулу (2), получим уже знакомую нам формулу линзы:

только здесь d < 0, а f > 0 и F > 0.

Задача 8.6. На пути сходящегося пучка лучей поставили собирающую линзу с фокусным расстоянием F = 7,00 см. В результате лучи сошлись в точке А на расстоянии f = 5,00 см от линзы. На каком расстоянии b от точки А сойдутся лучи, если линзу убрать?

Из рис. 8.15 видно, что b = |d| – f (величина d < 0, поскольку источник мнимый). Запишем формулу линзы:

Рис. 8.15

Вычислим искомое расстояние между точками А и S :

см.

Ответ : см.

СТОП! Решите самостоятельно: А11, В9.

Рассеивающая линза

Действительный источник. Построим изображение предмета в рассеивающей линзе. На рис. 8.16 АВ – это предмет, А 1 В 1 – его мнимое изображение, ОВ = d , ОВ 1 = | f | (f < 0, так как изображение мнимое), OF 1 = OF 2 = |F | (фокусное расстояние для рассеивающей линзы F < 0).

Рис. 8.16

Рассмотрим подобные треугольники:

DОАВ ∾ DОА 1 В 1 Þ

(1)

D F 1 А 1 В 1 ∾ DF 1 СО Þ

(2)

Приравнивая правые части равенств (1) и (2), получим

Разделим обе части последнего равенства на | f |, получим

Учитывая, что | f | = –f и |F | = –F , получим формулу рассеивающей линзы:

Как видим, для рассеивающей линзы по форме записи она ничем не отличается от формулы собирающей линзы (8.3), если правильно учитывать знаки d , f и F . Еще раз напомним, что в данном случае:

d > 0, так как источник действительный,

f < 0, так как изображение мнимое,

F < 0, так как линза рассеивающая.

Задача 8.7. Мнимое изображение светящейся точки в рассеивающей линзе с оптической силой D = –5 дптр находится в два раза ближе к линзе, чем сама точка. Найти положение светящейся точки, если она лежит на главной оптической оси.

Выразим из этого уравнения d , учитывая, что по условию задачи | f | = d /2:

Ответ :

СТОП! Решите самостоятельно: А12, А13, В11.

Мнимый источник. Выведем формулу линзы для случая, когда на рассеивающую линзу падает сходящийся пучок лучей (рис. 8.17).

Мы получили уже знакомую нам ситуацию: рассеивающая линза дает мнимое изображение в точке S ¢ на расстоянии | f ¢| = |d | от плоскости линзы. Требуется найти расстояние d ¢ от линзы до источника. Воспользуемся формулой рассеивающей линзы:

где f ¢ < 0 и F < 0. Из формулы (1) определим d ¢:

Из формулы (2) следует, что если , то d ¢ > 0, значит, источник действительный (рис. 8.19, а ), а если , то d ¢ < 0, значит, источник мнимый. То есть на линзу падает сходящийся пучок лучей (рис. 8.19, б ).

КАТЕГОРИИ