Линзы и преломление света

Физика > Рефракция сквозь линзы

 

Узнайте, как выпуклая и вогнутая линзы влияют на преломление светового луча. Изучите определение мощности линзы, фокусная дистанция, траектория луча света.

Показатель преломления линзы больше воздуха, поэтому луч перемещается к перпендикуляру.

Задача обучения

• Сопоставить воздействие выпуклой и вогнутой линз на световые лучи.

Основные пункты

• Если луч попадает в среду с другим показателем преломления, то изгибается.
• В выпуклой линзе все входящие световые лучи пересекаются в единой точке на противоположной стороне.
• В вогнутой линзе световые лучи отклоняются от оси.
• Чем сильнее воздействует линза на лучи, тем выше ее мощность.
• Мощный конвергентный объектив фокусирует параллельные световые линии ближе к себе и обладает меньшей фокусной дистанцией. Формула для мощности: P = 1/f.

Термины

• Вогнутая линза – обладает как минимум одной вогнутой поверхностью, поэтому проходящие световые лучи изгибаются от оптической оси.
• Выпуклая линза – перемещающиеся световые лучи направляются в фокус.
• Фокальная точка – фокус, где сходятся все световые лучи.

Рефракция сквозь линзы

Линзы можно найти в огромном количестве оптических инструментов (от увеличительного стекла до объектива человеческого глаза). Само слово возникло от латинского для «чечевицы», которая по форме напоминает выпуклую линзу. В выпуклом варианте попадающие световые лучи пересекаются на выходе. Ось – длинная линия, нормальная к объективу в ее центре. Если проследить за лучевым маршрутом, то можно отметить, как он меняет направленность, когда входит и выходит из объектива.

Показатель преломления превышает воздух, поэтому луч перемещается к перпендикуляру на входе и от перпендикуляра на выходе. Форма заставляет свет изгибаться к оси на обеих сторонах. Точка пересечения именуется фокальной. Дистанция от центра к фокусу называется фокусным расстоянием.

Если сфокусировать увеличительным стеклом солнечный свет, то можно поджечь бумагу. Солнечные лучи практически параллельные и пересекаются в фокальной точке объектива. Чем он мощнее, тем ближе к объективу сольются лучи

Чем сильнее линза влияет на лучи, тем выше показатель ее мощности (лучи сливаются ближе к объективу, что сокращает фокусную дистанцию). Мощность вычисляется по формуле:

P = 1/f.

Вогнутая представляет собою расходящуюся линзу, где лучи отклоняются от оси. В таком случае форма линзы заставляет лучи появляться из фокальной точки. Дистанция от центра объектива к ней – фокусное расстояние. Отметьте, что мощность и фокусное расстояние в рассеивающей линзе выступают отрицательными.

Если дистанция к F = 5 см, то фокусная = -5 см, а мощность объектива – P = -20D. При более детальном изучении можно рассмотреть, как форма линзы влияет на траекторию луча.

---