Дефиниция на изпъкнала леща. Вдлъбнато-изпъкнала леща

Лещата е оптичен компонент, който е направен от прозрачен материал (оптично стъкло или пластмаса) и има две пречупващи полирани повърхности (плоски или сферични). Най-старата леща, открита от археолозите в Нимруд, е на около 3000 години.

Това предполага, че хората са се интересували от оптиката от много древни времена и са се опитвали да я използват, за да създадат различно оборудване, което да помогне в ежедневието. Римските военни са използвали лещи, за да запалят огън условия за туризъм, а император Нерон използвал вдлъбнатия изумруд като лек за своето късогледство.

С течение на времето оптиката беше тясно интегрирана в медицината, което направи възможно създаването на устройства за корекция на зрението като окуляри, очила и контактни лещи. В допълнение, самите лещи са широко разпространени в различни високопрецизни технологии, които позволяват радикална промяна на представите на човека за света около него.

Какво е леща, какви свойства и характеристики притежава?

Всяка леща в напречно сечение може да бъде представена като две призми, поставени една върху друга. В зависимост от това от коя страна са в контакт една с друга, оптичният ефект на лещата ще се различава, както и нейният вид (изпъкнала или вдлъбната).

Нека да разгледаме по-подробно какво е обектив. Например, ако вземем парче обикновено прозоречно стъкло, чиито краища са успоредни, ще получим съвсем незначително изкривяване видимо изображение. Тоест светлинен лъч, влизащ в стъклото, ще бъде пречупен и след като премине през втория ръб и навлезе във въздуха, ще се върне към предишния си ъгъл с леко изместване, което зависи от дебелината на стъклото. Но ако стъклените равнини са под ъгъл една спрямо друга (например като в призмата), то лъчът, независимо от ъгъла си, след като удари даденото стъклено тяло, ще се пречупи и ще излезе в основата му. Това правило, което ви позволява да контролирате светлинния поток, е в основата на всички лещи. Струва си да се отбележи, че всички характеристики на лещите и оптични инструментивъз основа на тях.

Какви видове лещи има във физиката?

Има само два основни вида лещи: вдлъбнати и изпъкнали, наричани още разсейващи и събирателни. Те ви позволяват да разделите лъч светлина или, обратно, да го концентрирате в една точка на определено фокусно разстояние.

Изпъкналата леща има тънки ръбове и дебел център, което го прави
изглежда като две призми, свързани с техните основи. Тази функция ви позволява да събирате всички лъчи светлина, идващи от различни ъгли, в една точка в центъра. Именно тези уреди са използвали римляните за палене на огън, тъй като са фокусирали лъчите слънчева светлинанаправи възможно създаването на много висока температура в малка площ от силно запалим обект.

В какви устройства и за какво се използват лещите?

От дълго време хората знаеха какво е леща. Този детайл е използван в първите очила, появили се през 1280-те години в Италия. По-късно са създадени телескопи, телескопи, бинокли и много други устройства, които се състоят от много различни лещии позволи значително разширяване на възможностите човешко око. На същите принципи са изградени микроскопи, които оказват значително влияние върху развитието на науката като цяло.

Първите телевизори бяха оборудвани с огромни лещи, които увеличаваха изображението.
от миниатюрни екрани и направи възможно по-подробното разглеждане на картината. Цялото видео и фотографско оборудване, като се започне от първите устройства, е оборудвано с лещи. Те се монтират в обектива, за да може операторът или фотографът да фокусира или увеличава/намалява изображението в кадъра.

Най-модерно мобилни телефониимат камери с автофокус, които използват миниатюрни лещи, за да правят ясни снимки на обекти, разположени на няколко сантиметра или няколко километра от обектива на устройството.

Не забравяйте за модерните космически телескопи (като Хъбъл) и лабораторните микроскопи, които също имат високопрецизни лещи. Тези устройства дават възможност на човечеството да види това, което преди е било недостъпно за нашето зрение. Благодарение на тях можем да изучаваме света около нас по-подробно.

Какво е контактна леща и защо е необходима?

Контактните лещи са малки прозрачни лещи, направени от меки или
твърди материали, които са предназначени за носене директно върху окото с цел корекция на зрението. Те са проектирани от Леонардо да Винчи през 1508 г., но не са произведени до 1888 г. Първоначално лещите са направени само от твърди материали, но с течение на времето са синтезирани нови полимери, което прави възможно създаването меки лещи, почти незабележимо при ежедневна употреба.

Ако искате да закупите контактни лещи, прочетете статията, за да научите повече за това устройство.

Повечето важно приложениеПречупването на светлината е използването на лещи, които обикновено са направени от стъкло. На снимката, която виждате напречни сеченияразлични лещи. Обективнаречено прозрачно тяло, ограничено от сферични или плоско-сферични повърхности.Всяка леща, която е по-тънка в средата, отколкото в краищата, ще бъде разсейваща леща.И обратното: всяка леща, която е по-дебела в средата отколкото в краищата, ще го направи събирателна леща.

За пояснение, вижте чертежите. Вляво е показано, че лъчите вървят успоредно на главния оптична оссъбирателна леща, след нея се „събират“, преминавайки през точка F – валиден основен фокуссъбирателна леща.Вдясно е показано преминаването на светлинни лъчи през разсейваща леща, успоредна на главната й оптична ос. Лъчите след лещата се "разминават" и изглежда, че излизат от точка F', т.нар въображаем основен фокусразсейваща леща.Той не е реален, а въображаем, защото през него не преминават светлинни лъчи: там се пресичат само техните въображаеми (въображаеми) продължения.

В училищната физика само т.нар тънки лещи,които независимо от своята симетрия “в напречно сечение” винаги имат два основни фокуса, разположени на равни разстояния от обектива.Ако лъчите са насочени под ъгъл към главната оптична ос, тогава ще открием много други фокуси при събирателната и/или разсейващата леща. тези, странични трикове, ще бъдат разположени далеч от главната оптична ос, но все пак по двойки на равни разстояния от обектива.

Една леща може не само да събира или разпръсква лъчи. С помощта на лещи можете да получите увеличени и намалени изображения на обекти.Например, благодарение на събирателна леща на екрана се получава уголемен и обърнат образ на златна фигурка (виж фигурата).

Експериментите показват: появява се ясно изображение, ако обектът, лещата и екранът са разположени на определени разстояния един от друг.В зависимост от тях изображенията могат да бъдат обърнати или изправени, увеличени или намалени, реални или въображаеми.

Ситуацията, когато разстоянието d от обекта до лещата е по-голямо от неговото фокусно разстояние F, но по-малко от двойното фокусно разстояние 2F, е описано във втория ред на таблицата. Точно това наблюдаваме при фигурката: изображението й е реално, обърнато и увеличено.

Ако изображението е валидно, то може да се прожектира на екран.В този случай изображението ще се вижда от всяко място в стаята, от което се вижда екранът. Ако изображението е въображаемо, то не може да се проектира върху екран, а може да се види само с окото, позиционирайки го по определен начин спрямо обектива (трябва да погледнете „в него“).

Експериментите показват това разсейващите лещи дават намалена директна виртуален образ на всяко разстояние от обекта до лещата.

Знаем, че светлината, падайки от една прозрачна среда в друга, се пречупва - това е явлението пречупване на светлината. Освен това ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падане, когато светлината навлиза в по-плътна оптична среда. Какво означава това и как може да се използва?

Ако вземем парче стъкло с успоредни ръбове, например, прозоречно стъкло, тогава получаваме леко изместване на изображението, което се вижда през прозореца. Тоест, влизайки в стъклото, светлинните лъчи ще се пречупват, а когато отново влизат във въздуха, те отново ще се пречупват до предишните стойности на ъгъла на падане, само че в същото време ще се изместят леко и размерът на изместването ще зависи от дебелината на стъклото.

Очевидно от такова явление практическа ползамалко. Но ако вземем стъкло, чиито равнини са наклонени една спрямо друга, например призма, тогава ефектът ще бъде съвсем различен. Лъчите, преминаващи през призмата, винаги се пречупват към нейната основа. Лесно е да се провери.

За да направите това, начертайте триъгълник и нарисувайте лъч, влизащ в някоя от страните му. Използвайки закона за пречупване на светлината, ние проследяваме по-нататъшен пътлъч. След като направихте тази процедура няколко пъти под различни значенияъгъл на падане, ще разберем, че без значение под какъв ъгъл лъчът влиза в призмата, като вземем предвид двойното пречупване на изхода, той все пак ще се отклонява към основата на призмата.

Леща и нейните свойства

Това свойство на призмата се използва в много просто устройство, което ви позволява да контролирате посоката на светлинните потоци - лещата. Лещата е прозрачно тяло, ограничено от двете страни с извити повърхности на тялото. Разглеждат устройството и принципа на действие на лещите в курса по физика за осми клас.

Всъщност напречното сечение на леща може да бъде изобразено като две призми, поставени една върху друга. Оптичният ефект на лещата зависи от това кои части на тези призми са разположени една спрямо друга.

Видове лещи във физиката

Въпреки огромното разнообразие, във физиката има само два вида лещи: изпъкнали и вдлъбнати, или съответно събирателни и разсейващи се лещи.

Изпъкналата леща, т.е. събирателната леща, има много по-тънки ръбове от средата. Събиращата леща в разрез представлява две призми, свързани с основи, така че всички лъчи, преминаващи през нея, се събират в центъра на лещата.

U вдлъбната лещаръбовете, напротив, винаги са по-дебели от средата. Разсейващата леща може да бъде представена като две призми, свързани по върховете, и съответно лъчите, преминаващи през такава леща, ще се разминават от центъра.

Хората са открили подобни свойства на лещите много отдавна. Използването на лещи е позволило на човека да проектира голямо разнообразие от оптични инструменти и устройства, които улесняват живота и помагат в ежедневието и производството.

Обектив е прозрачно тяло, ограничено от две сферични повърхности. Ако дебелината на самата леща е малка в сравнение с радиусите на кривината на сферичните повърхности, тогава лещата се нарича тънък .

Лещите са част от почти всички оптични инструменти. Има лещи събиране И разсейване . Събиращата леща в средата е по-дебела, отколкото по краищата, разсейващата леща, напротив, е по-тънка в средата (фиг. 3.3.1).

Права линия, минаваща през центровете на кривината О 1 и О 2 сферични повърхнини, нар главна оптична ос лещи. При тънките лещи можем приблизително да приемем, че главната оптична ос се пресича с лещата в една точка, която обикновено се нарича оптичен център лещи О. Светлинният лъч преминава през оптичния център на лещата, без да се отклонява от първоначалната си посока. Всички прави, минаващи през оптичния център, се наричат вторични оптични оси .

Ако лъч от лъчи, успореден на главната оптична ос, е насочен към леща, тогава след преминаване през лещата лъчите (или тяхното продължение) ще се съберат в една точка Е, което се нарича основен фокус лещи. U тънка лещаима два основни фокуса, разположени симетрично на главната оптична ос спрямо лещата. Събиращите лещи имат реални фокуси, докато разсейващите лещи имат въображаеми фокуси. Снопове от лъчи, успоредни на една от вторичните оптични оси, след преминаване през лещата също се фокусират в точка F", която се намира на пресечната точка на второстепенната ос с фокална равнина Е, тоест равнина, перпендикулярна на главната оптична ос и минаваща през главния фокус (фиг. 3.3.2). Разстояние между оптичния център на лещата Ои основен фокус Енаречено фокусно разстояние. Означава се със същата буква Е.

Основното свойство на лещите е способността да осигуряват изображения на предмети . Изображенията идват прав И с главата надолу , валиден И въображаем , при преувеличено И намалена .

Позицията на изображението и неговия характер могат да бъдат определени с помощта на геометрични конструкции. За да направите това, използвайте свойствата на някои стандартни лъчи, чийто ход е известен. Това са лъчи, преминаващи през оптичния център или една от фокусните точки на лещата, както и лъчи, успоредни на главната или една от второстепенните оптични оси. Примери за такива конструкции са представени на фиг. 3.3.3 и 3.3.4.

Трябва да се отбележи, че някои от стандартните лъчи, използвани на фиг. 3.3.3 и 3.3.4 за изображения не преминават през обектива. Тези лъчи всъщност не участват във формирането на изображението, но могат да се използват за конструкции.

Позицията на изображението и неговата природа (реална или въображаема) също могат да бъдат изчислени с помощта на формули за тънки лещи . Ако разстоянието от предмета до лещата се означи с d, и разстоянието от лещата до изображението през f, тогава формулата за тънка леща може да се запише като:

Размер г, обратното на фокусното разстояние. наречен оптична мощност лещи. Мерната единица за оптична мощност е диоптър (доптер). Диоптър - оптична сила на леща с фокусно разстояние 1 m:

1 диоптър = m -1.

Формулата за тънка леща е подобна на формулата за сферично огледало. Може да се получи за параксиални лъчи от подобието на триъгълници на фиг. 3.3.3 или 3.3.4.

Обикновено се приписват фокусните разстояния на лещите определени знаци: за събирателна леща Е> 0, за разсейване Е < 0.

Количества dИ fсъщо се подчиняват определено правилознаци:

d> 0 и f> 0 - за реални обекти (т.е. реални източници на светлина, а не разширения на лъчи, събиращи се зад лещата) и изображения;

d < 0 и f < 0 - для мнимых источников и изображений.

За случая, показан на фиг. 3.3.3, имаме: Е> 0 (сбираща леща), d = 3Е> 0 (реален субект).

Използвайки формулата за тънка леща, получаваме: , следователно изображението е реално.

В случая, показан на фиг. 3.3.4, Е < 0 (линза рассеивающая), d = 2|Е| > 0 (реален субект), , тоест образът е въображаем.

В зависимост от положението на обекта спрямо лещата, линейните размери на изображението се променят. Линейно увеличение лещи Γ е отношението на линейните размери на изображението ч"и предмет ч. Размер ч", както в случая на сферично огледало, е удобно да се присвоят знаци плюс или минус в зависимост от това дали изображението е изправено или обърнато. величина чвинаги се счита за положителен. Следователно за директни изображения Γ > 0, за обърнати изображения Γ< 0. Из подобия треугольников на рис. 3.3.3 и 3.3.4 легко получить формулу для линейного увеличения тонкой линзы:

В разглеждания пример със събирателна леща (фиг. 3.3.3): d = 3Е > 0, , следователно, - изображението е обърнато и намалено 2 пъти.

В примера с разсейваща леща (фиг. 3.3.4): d = 2|Е| > 0, ; следователно изображението е изправено и намалено 3 пъти.

Оптична мощност глещи зависи както от радиусите на кривината Р 1 и Р 2 на неговите сферични повърхности и върху показателя на пречупване пматериалът, от който е направена лещата. В курсовете по оптика е доказана следната формула:

Радиусът на кривината на изпъкнала повърхност се счита за положителен, докато този на вдлъбната повърхност се счита за отрицателен. Тази формула се използва при производството на лещи с дадена оптична мощност.

В много оптични инструменти светлината преминава през две или повече лещи последователно. Изображението на обекта, дадено от първата леща, служи като обект (реален или въображаем) за втората леща, която изгражда второто изображение на обекта. Това второ изображение също може да бъде реално или въображаемо. Изчисляване оптична системана две тънки лещи се свежда до прилагане на формулата на лещата два пъти, докато разстоянието d 2 от първото изображение до втория обектив трябва да бъде зададено равно на стойността л - f 1 където л- разстояние между лещите. Стойността, изчислена с помощта на формулата на лещата f 2 определя позицията на второто изображение и неговия характер ( f 2 > 0 - реално изображение, f 2 < 0 - мнимое). Общее линейное увеличение Γ системы из двух линз равно произведению линейных увеличений обеих линз: Γ = Γ 1 · Γ 2 . Если предмет или его изображение находятся в бесконечности, то линейное увеличение утрачивает смысл, изменяются только угловые расстояния.

Специален случай е телескопичният път на лъчите в система от две лещи, когато и обектът, и второто изображение са на безкрайно големи разстояния. Телескопичният път на лъчите се реализира в зрителни тръби - Астрономическа тръба на Кеплер И Земната тръба на Галилей .

Тънките лещи имат редица недостатъци, които не позволяват получаването на висококачествени изображения. Изкривяванията, които възникват по време на формирането на изображението, се наричат аберации . Основните са сферична И хроматичен аберации. Сферична аберациясе проявява в това, че при широки светлинни лъчи лъчите, далеч от оптичната ос, я пресичат извън фокус. Формулата за тънка леща е валидна само за лъчи, близки до оптичната ос. Изображението на далечен точков източник, създадено от широк сноп лъчи, пречупен от леща, се оказва размазано.

Хроматичната аберация възниква, защото индексът на пречупване на материала на лещата зависи от дължината на вълната на светлината λ. Този имот прозрачни медиинаречена дисперсия. Фокусното разстояние на обектива се оказва различно за светлина с различни дължинивълни, което води до размазване на изображението при използване на немонохроматична светлина.

Съвременните оптични устройства не използват тънки лещи, а сложни системи от много лещи, в които различни аберации могат да бъдат приблизително елиминирани.

Образуване от събирателна леща реален образАртикулът се използва в много оптични инструменти като камера, проектор и др.

Камера е затворена, светлонепроницаема камера. Изображението на сниманите обекти се създава върху фотолента чрез система от лещи, т.нар обектив . Специален затвор ви позволява да отворите обектива по време на експозицията.

Специална характеристика на камерата е, че плоският филм трябва да създава доста ясни изображения на обекти, разположени на различни разстояния.

В равнината на филма резки са само изображенията на обекти, разположени на определено разстояние. Фокусирането се постига чрез преместване на обектива спрямо филма. Изображенията на точки, които не лежат в острата равнина, изглеждат замъглени под формата на разсейващи се кръгове. Размер dТези кръгове могат да бъдат намалени чрез спиране на обектива, т.е. намаляване относителна дупкаа / Е(фиг. 3.3.5). Това води до увеличаване на дълбочината на полето.

Фигура 3.3.5. Камера

Прожекционен апарат предназначени за получаване на мащабни изображения. Обектив Опроекторът фокусира изображението на плосък обект (слайд г) на отдалечения екран E (фиг. 3.3.6). Система от лещи К, наречена кондензатор , предназначени да концентрират светлината на източника Сна слайда. На екран E се създава истинско увеличено обърнато изображение. Увеличението на прожекционния апарат може да се промени чрез преместване на екрана E по-близо или по-далеч, като едновременно с това се променя разстоянието между диапозитивите ги обектив О.

Вдлъбнато-изпъкнала леща

Плоско-изпъкнала леща

Характеристики на тънките лещи

В зависимост от формите има колективен(положително) и разсейване(негативни) лещи. Групата на събирателните лещи обикновено включва лещи, чиято среда е по-дебела от ръбовете им, а групата на разсейващите лещи включва лещи, чийто ръбове са по-дебели от средата. Трябва да се отбележи, че това е вярно само ако индексът на пречупване на материала на лещата е по-голям от този на среда. Ако индексът на пречупване на лещата е по-нисък, ситуацията ще бъде обратна. Например, въздушно мехурче във вода е двойно изпъкнала разсейваща леща.

Лещите обикновено се характеризират с тяхната оптична сила (измерена в диоптри) или фокусно разстояние.

За изграждане на оптични устройства с коригирана оптична аберация (предимно хроматична, причинена от дисперсия на светлината - ахромати и апохромати), други свойства на лещите/техните материали също са важни, например индекс на пречупване, коефициент на дисперсия, пропускливост на материала в избраната оптика диапазон.

Понякога оптичните системи за лещи/лещи (рефрактори) са специално проектирани за използване в среди с относително висок индекс на пречупване (вижте потапящ микроскоп, потапящи течности).

Видове лещи:
Събиране:
1 - двойно изпъкнала
2 - плоско-изпъкнал
3 - вдлъбнато-изпъкнал (положителен менискус)
Разпръскване:
4 - двойно вдлъбната
5 - плоско-вдлъбнат
6 - изпъкнал-вдлъбнат (отрицателен менискус)

Изпъкнало-вдлъбната леща се нарича менискуси може да бъде сборен (удебелява към средата) или разпръскващ (удебелява към краищата). Менискус, чиито радиуси на повърхността са равни, има оптична сила, равна на нула (използва се за коригиране на дисперсията или като покривна леща). По този начин лещите на очилата за късогледство са като правило отрицателни мениски.

Отличително свойство на събирателната леща е способността да събира лъчи, падащи върху нейната повърхност в една точка, разположена от другата страна на лещата.

Основните елементи на лещата: NN - главната оптична ос - права линия, минаваща през центровете на сферичните повърхности, ограничаващи лещата; O - оптичен център - точката, която при двойно изпъкнали или двойно вдлъбнати (с еднакви повърхностни радиуси) лещи се намира на оптичната ос вътре в лещата (в центъра й).
Забележка. Пътят на лъчите е показан като в идеализирана (плоска) леща, без да се указва пречупване на реалната фазова граница. Освен това е показано малко преувеличено изображение на двойноизпъкнала леща

Ако светеща точка S се постави на определено разстояние пред събирателната леща, тогава светлинен лъч, насочен по оста, ще премине през лещата, без да се пречупи, а лъчите, които не преминават през центъра, ще се пречупят към оптична ос и се пресичат върху нея в някаква точка F, която и ще бъде образът на точка S. Тази точка се нарича спрегнат фокус или просто фокус.

Ако светлината падне върху лещата от много далечен източник, чиито лъчи могат да се представят като идващи в паралелен лъч, тогава при излизане от него лъчите ще се пречупят под по-голям ъгъл и точката F ще се премести по оптичната ос по-близо до обектив. При тези условия се нарича точката на пресичане на лъчите, излизащи от лещата основен фокус F’, а разстоянието от центъра на обектива до главния фокус е основното фокусно разстояние.

Лъчите, падащи върху разсейваща леща, ще бъдат пречупени към краищата на лещата при излизане от нея, т.е. разпръснати. Ако тези лъчи се продължат в обратна посока, както е показано на фигурата с пунктирана линия, тогава те ще се съберат в една точка F, която ще бъде фокустози обектив. Този трик ще въображаем.

Въображаем фокус на разсейваща леща

Казаното за фокуса върху главната оптична ос също се отнася за случаите, когато изображението на точка е на вторична или наклонена оптична ос, т.е. линия, минаваща през центъра на лещата под ъгъл спрямо основната оптична ос. ос. Равнината, перпендикулярна на главната оптична ос, разположена в главния фокус на лещата, се нарича главна фокална равнина, а при спрегнатия фокус - просто фокална равнина.

Колективните лещи могат да бъдат насочени към обект от всяка страна, в резултат на което лъчите, преминаващи през лещата, могат да бъдат събрани както от едната, така и от другата страна. Така обективът има два фокуса - отпредИ отзад. Те са разположени по оптичната ос от двете страни на обектива на фокусно разстояние от центъра на обектива.

Построяване на изображение с тънка събирателна леща

При представянето на характеристиките на лещите беше разгледан принципът за изграждане на изображение на светеща точка във фокуса на леща. Лъчите, падащи върху лещата отляво, преминават през нейния заден фокус, а лъчите, падащи отдясно, преминават през нейния преден фокус. Трябва да се отбележи, че при разсейващи се лещи, напротив, задният фокус е разположен пред обектива, а предният фокус е отзад.

Получава се изграждането на изображение на обекти с определена форма и размер чрез леща както следва: да кажем, че линията AB представлява обект, разположен на определено разстояние от лещата, значително по-голямо от нея фокусно разстояние. От всяка точка на обекта през лещата ще преминат безброй лъчи, от които за по-голяма яснота фигурата показва схематично хода на само три лъча.

Три лъча, излизащи от точка А, ще преминат през лещата и ще се пресичат в съответните им точки на изчезване в A 1 B 1, за да образуват изображение. Полученото изображение е валиденИ с главата надолу.

IN в този случайизображението е получено при конюгиран фокус в определена фокална равнина FF, малко отдалечена от основната фокална равнина F’F’, минаваща успоредно на нея през главния фокус.

Ако обектът е на безкрайно разстояние от лещата, тогава изображението му се получава в задния фокус на лещата F' валиден, с главата надолуИ намаленадокато заприлича на точка.

Ако обектът е близо до лещата и е на разстояние, надвишаващо двойното фокусно разстояние на лещата, тогава изображението му ще бъде валиден, с главата надолуИ намаленаи ще се намира зад основния фокус в сегмента между него и двойното фокусно разстояние.

Ако даден обект е поставен на двойно фокусно разстояние от лещата, тогава полученото изображение е от другата страна на лещата на двойно фокусно разстояние от него. Изображението се получава валиден, с главата надолуИ еднакви по големинапредмет.

Ако обект е поставен между предния фокус и двойното фокусно разстояние, тогава изображението ще се получи зад двойното фокусно разстояние и ще бъде валиден, с главата надолуИ уголемени.

Ако обектът е в равнината на предния основен фокус на лещата, тогава лъчите, преминаващи през лещата, ще вървят успоредно и изображението може да се получи само в безкрайност.

Ако обектът е поставен на разстояние, по-малко от основното фокусно разстояние, тогава лъчите ще излязат от лещата в разклоняващ се лъч, без да се пресичат никъде. Изображението е тогава въображаем, директенИ уголемени, т.е. в този случай лещата работи като лупа.

Лесно е да се забележи, че когато обектът се приближи към предния фокус на обектива от безкрайност, изображението се отдалечава от задния фокус и когато обектът достигне предната фокусна равнина, той се появява в безкрайност от нея.

Този модел има голяма стойностна практика различни видовефотографска работа, следователно, за да определите връзката между разстоянието от обекта до лещата и от лещата до равнината на изображението, трябва да знаете основните формула на лещата.

Формула за тънки лещи

Разстоянията от точката на обекта до центъра на лещата и от точката на изображението до центъра на лещата се наричат ​​спрегнати фокусни разстояния.

Тези величини са взаимозависими и се определят по формула т.нар формула за тънки лещи:

къде е разстоянието от лещата до обекта; - разстояние от обектива до изображението; - основното фокусно разстояние на обектива. В случай на дебела леща формулата остава непроменена с единствената разлика, че разстоянията се измерват не от центъра на лещата, а от основните равнини.

За да намерите едно или друго неизвестно количество с две известни, използвайте следните уравнения:

Трябва да се отбележи, че знаците на количествата u , v , fсе избират въз основа на следните съображения - за реално изображение от реален обект в събирателна леща - всички тези величини са положителни. Ако изображението е въображаемо, разстоянието до него се приема за отрицателно; ако обектът е въображаем, разстоянието до него е отрицателно; ако лещата е разсейваща се, фокусното разстояние е отрицателно.

Мащаб на изображението

Мащабът на изображението () е съотношението на линейните размери на изображението към съответните линейни размери на обекта. Тази връзка може да бъде косвено изразена чрез фракцията , където е разстоянието от лещата до изображението; - разстояние от обектива до обекта.

Тук има редукционен фактор, т.е. число, показващо колко пъти линейните размери на изображението са по-малки от действителните линейни размери на обекта.

В практиката на изчисленията е много по-удобно да се изрази тази връзка в стойности или , където е фокусното разстояние на лещата.

.

Изчисляване на фокусно разстояние и оптична сила на обектив

Лещите са симетрични, тоест имат еднакво фокусно разстояние независимо от посоката на светлината - лява или дясна, което обаче не важи за други характеристики, например аберации, чиято големина зависи от коя страна на лещата е обърната към светлината.

Комбинация от множество лещи (центрирана система)

Лещите могат да се комбинират една с друга за изграждане на сложни оптични системи. Оптичната сила на система от две лещи може да се намери като проста сума от оптичните мощности на всяка леща (приемайки, че и двете лещи могат да се считат за тънки и са разположени близо една до друга на една и съща ос):

.

Ако лещите са разположени на определено разстояние една от друга и техните оси съвпадат (система от произволен брой лещи с това свойство се нарича центрирана система), тогава тяхната обща оптична мощност може да се намери с достатъчна степен на точност от следния израз:

,

където е разстоянието между основните равнини на лещите.

Недостатъци на обикновения обектив

Съвременното фотографско оборудване поставя високи изисквания към качеството на изображението.

Изображението, получено от обикновен обектив, поради редица недостатъци, не отговаря на тези изисквания. Отстраняването на повечето от недостатъците се постига чрез подходящ избор на редица лещи в центрирана оптична система - леща. Изображенията, получени с прости лещи, имат различни недостатъци. Недостатъците на оптичните системи се наричат ​​аберации, които се разделят на следните видове:

• Геометрични аберации
• Дифракционна аберация (тази аберация се причинява от други елементи на оптичната система и няма нищо общо със самата леща).

Лещи със специални свойства

Лещи от органичен полимер

Контактни лещи

Кварцови лещи

Силиконови лещи

Силиконът съчетава ултра-висока дисперсия с най-голямата абсолютна стойносткоефициент на пречупване n=3,4 в IR диапазона и пълна непрозрачност във видимия диапазон на спектъра.