Учимся строить изображение предмета, которое дает тонкая линза

Любой предмет можно представить как совокупность точек. Каждая точка пред­мета, который светится собственным или отраженным светом, испускает лучи во всех направлениях.

Рис. 3.59. Получение изображе­ния пламени свечи с помощью собирающей линзы

Рис. 3.60 Три простейших в построении луча («удобные лучи»)

1 — луч, проходящий через оп­тический центр О линзы (не пре­ломляется и не изменяет своего направления);
2 — луч, параллельный главной оптической оси I линзы (после преломления в линзе идет через фокус Fy,
3 — луч, проходящий через фокус F (после преломления в линзе идет параллельно главной опти­ческой оси I линзы)
Для построения изображения точки S, получаемого с помощью линзы, достаточно найти точку пересечения S₁ любых двух лучей, выходящих из точки S и прохо­дящих сквозь линзу (точка S₁ и будет действительным изображением точки S). Кстати, в точке S₁ пересекаются все лучи, выходящие из точки S, однако для построения изображения достаточно двух лучей (любых из трех показанных на рис. 3.60).

Изобразим схематически предмет стрелкой AB и удалим его от линзы на расстояние, большее, чем 2F (за двойным фокусом) (рис. 3.61, а). Сначала по­строим изображение B₁ точки В. Для этого воспользуемся двумя «удобными» лучами (луч I и луч 2). Эти лучи после преломления в линзе пересекутся в точ­ке B₁. Значит, точка B₁ является изображением точки В. Для построения изоб­ражения A₁ точки А из точки B₁ опустим перпендикуляр на главную оптичес­кую ось I. Точка пересечения перпендикуляра и оси I и является точкой A₁.

Значит, A₁B₁ и является изображением предмета AB, полученное с по­мощью линзы. Мы видим: если предмет расположен за двойным фокусом собирающей линзы, то его изображение, полученное с помощью линзы, будет уменьшенным, перевернутым, действительным. Такое изображение получа­ется, например, на пленке фотоаппарата (рис. 3.61, б) или сетчатке глаза.

На рис. 3.62, а показано построение изображения предмета AB, получен­ного с помощью собирающей линзы, в случае, когда предмет расположен между фокусом и двойным фокусом.

Рис. 3.61 а — построение изображения A₁ S₁ предмета в собирающей линзе: предмет AВ располо­жен за двойным фокусом линзы; б — ход лучей в фотоаппарате

Рис. 3.62. а — построение изображения A₁S₁ предмета в собирающей линзе: предмет AВ рас­положен между фокусным и двойным фокусным расстояниями; б - ход лучей в проекционном аппарате
Изображение предмета в этом случае будет увеличенным, перевернутым, действительным. Такое изображение позволяет получить проекционная аппаратура на экране (рис. 3.62, б).

Если поместить предмет между фокусом и линзой, то изображения на экране мы не увидим. Ho, посмотрев на предмет сквозь линзу, увидим изоб­ражение предмета — оно будет прямое, увеличенное.

Используя «удобные лучи» (рис. 3.63, а), увидим, что после преломле­ния в линзе реальные лучи, вышедшие из точки В, пойдут расходящимся пучком. Однако их продолжения пересекутся в точке B₁. Напоминаем, что в этом случае мы имеем дело с мнимым изображением предмета. То есть если предмет расположен между фокусом и линзой, то его изображение бу­дет увеличенным, прямым, мнимым, расположенным с той же стороны от линзы, что и сам предмет. Такое изображение можно получить с помощью лупы (рис. 3.63, б) или микроскопа.

Рис. 3.63. а — построение изображения A₁ S₁ предмета в собирающей линзе: предмет AВ распо­ложен между линзой и ее фокусом; б — с помощью лупы можно получить увеличенное изображе­ние предмета и рассмотреть его подробнее

Рис. 3.64 Построение изображений A₁ S₁ предмета, создаваемых рассеивающей линзой, в случае различного расположения предмета AB относительно линзы
Итак, размеры и вид изображения, полученного с помощью собирающей линзы, зависят от расстояния между предметом и этой линзой.

Внимательно рассмотрите рис. 3.64, на котором показано построение изображения предмета, полученного с помощью рассеивающей линзы. По­строение показывает, что рассеивающая линза всегда дает мнимое, умень­шенное, прямое изображение предмета, расположенное с той же стороны от линзы, что и сам предмет.

Мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда предмет значительно больше, чем линза (рис. 3.65), или когда часть линзы закрыта непрозрачным экра­ном (например, линза объектива фотоаппарата). Как создается изображение в этих случаях? На рисунке видно, что лучи 2 и 3 при этом не проходят через линзу. Однако мы, как и раньше, можем использовать эти лучи для построения изображения, получаемого с помощью линзы. Поскольку реаль­ные лучи, вышедшие из точки В, после преломления в линзе пересекаются в одной точке — B₁, то «удобные лучи», с помощью которых мы строим изображение, тоже пересеклись бы в точке B₁.

Поиск по сайту: