Линзу у которой края толще чем середина называют

Выпуклая линза: что это такое, типы, формула

Выпуклая линза — это линза у которой середина толще, чем края.

В современном мире все больше людей носят очки, но мало кто задумывается о форме линз, которыми они оснащены. Обычно, если у нас есть дефект зрения, мы не задумываемся, как так получается, что в очках мы видим четко, а без них — плохо. В случае наиболее популярных дефектов — таких как близорукость и дальнозоркость — для коррекции используются сферические линзы, то есть линзы, в которых обе поверхности сферические. Выпуклые линзы обычно используются для коррекции дальнозоркости. Но будет ли такой объектив фокусировать свет в любых условиях? Или это может стать отвлекающим фактором? Об этом мы поговорим в данной статье.

Типы выпуклых линз

Линзы подразделяются на:

а) двояковыпуклые — ограничены с двух сторон выпуклыми сферическими поверхностями (рис. 1.)

Рис. 1. Двояковыпуклая линза

б) плосковыпуклые — ограниченные с одной стороны плоской поверхностью, а с другой — выпуклой сферой (рис. 2).

Рис. 2. Плоско-выпуклая линза

в) вогнуто-выпуклые — ограниченные с одной стороны вогнутой сферической поверхностью, а с другой — выпуклой сферической поверхностью (рис. 3).

Из рисунков 1-3 выше видно, что выпуклые линзы «толще» в центре и тоньше на концах (краях). Это позволяет отличить их от вогнутых линз, которые «тоньше» в центре.

Формулы

Мы знаем, что фокусирующая способность данной линзы (которую оптики называют оптической силой) зависит от радиуса кривизны двух поверхностей, а также от показателей преломления материала, из которого изготовлена линза, и среды, в которой она находится. Таким образом, можно написать, что:

D = 1 / f = ( n₂ / n₁ — 1 ) * (1 / R₁ + 1 / R₂), где:

Для радиусов кривизны линзы существует и будет использоваться следующее соглашение: R > 0 для выпуклой поверхности, R Рис. 4. Линза, которая была собирающей в воздухе, стала рассеивающей, когда ее погрузили в жидкость с показателем преломления, превышающим ее показатель преломления

Пример

Давайте рассмотрим пример.

Условие.

Двояковыпуклая линза из стекла с показателем преломления n_s = 1,5 и фокусным расстоянием f₁ = 10 см = 0,1 м в воздухе была погружена в воду (n_w = 1,33). Какое фокусное расстояние сейчас?

Решение.

Запишем уравнение линзы для воды и для воздуха:

Обратите внимание, что в обоих случаях множитель (1 / R₁ + 1 / R₂) является постоянной величиной. Сейчас определим его из первого уравнения и подставим во второе:

Теперь мы можем рассчитать фокусное расстояние линзы в воде:

f₂ = ( (1,5 — 1) * 0,1 * 1,33 ) / ( 1,5 — 1,33 ) = 0,0665 / 0,17 ≈ 0,39 м ≈ 39 см.

Таким образом, фокусное расстояние линзы в воде составляет 39 см.

В результате мы видим, что при изменении среды, в которой находится линза, меняется ее фокусное расстояние. В показанном случае это изменение почти четырехкратное. Фокусное расстояние увеличивается и, тем самым, оптическая сила снижается.

Источник

Частная школа. 9 класс

Конспекты, контрольные, тесты

Линзы

Конспект по физике для 9 класса «Линзы». Что такое линзы. Что такое оптическая ось и оптический центр линзы. Что такое оптическая сила линзы и какова её единица.

Линзы.

Зная законы отражения и преломления света, можно решать разнообразные задачи, связанные с управлением световыми пучками. Одними из старейших оптических устройств, используемых для этого, являются линзы. Линзы являются составной частью фотоаппаратов, микроскопов, телескопов и т. д. Хорошо всем знакомые очки, служащие для коррекции зрения, состоят из оправы и линз. Широкое распространение в последнее время получили контактные линзы, использующиеся для коррекции близорукости и дальнозоркости.

ВИДЫ ЛИНЗ

Линзой (от лат. lens — чечевица) называют прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями. Линзы бывают двух видов: выпуклые и вогнутые. Линзу, у которой края тоньше, чем середина, называют выпуклой. Линзу, у которой края толще, чем середина, называют вогнутой.

Линзы использовались ещё в Древней Греции и в Римской империи для добывания огня с помощью солнечного света. К концу XIII в. относят первые документальные свидетельства появления очков. До XVI в. пользовались очками только с выпуклыми линзами.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНЗ

Прямую, проходящую через центры С₁ и С₂ сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называют главной оптической осью линзы.

Мы будем рассматривать линзы, толщина которых мала по сравнению с радиусами поверхностей. Такие линзы называют тонкими. Для этих линз вершины сферических поверхностей (точки О₁ и О₂) практически совпадают. Эту точку называют оптическим центром линзы (точка О).

Направим на выпуклую линзу пучок лучей, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе эти лучи пересекутся в одной точке F, которая находится на главной оптической оси. Эту точку называют фокусом линзы. Если световой пучок пропустить через линзу с другой стороны, то будет наблюдаться та же картина. У каждой линзы два фокуса — по одному с каждой стороны.

Расстояние от линзы до её фокуса называют фокусным расстоянием линзы и обозначают F.

Прохождение светового пучка сквозь линзу можно наблюдать на простом опыте. На пути светового пучка устанавливается линза, а за линзой помещается передвижной экран. Последовательно перемещая экран, можно наблюдать за изменением размера и яркости светового пятна. В том положении экрана, в котором мы видим маленькое яркое пятно, находится фокус линзы.

СОБИРАЮЩИЕ И РАССЕИВАЮЩИЕ ЛИНЗЫ

В зависимости от того, что происходит после преломления с пучком световых лучей, параллельных главной оптической оси линзы, линзы делят на собирающие и рассеивающие.

Пучок лучей, направленный на выпуклую линзу параллельно её главной оптической оси, после преломления соберётся в одной точке — фокусе линзы. Поэтому выпуклую линзу называют собирающей.

Если же такой пучок лучей направить на вогнутую линзу, то после преломления в линзе пучок станет расходящимся.

Если продолжить преломлённые лучи в обратном направлении, то они сойдутся в одной точке с той стороны линзы, с какой падает на неё свет. Эту точку называют мнимым фокусом, а саму вогнутую линзу — рассеивающей.

Фокусное расстояние линзы зависит от степени кривизны её поверхностей. Линза с более выпуклыми поверхностями преломляет лучи сильнее, чем линза с менее выпуклыми поверхностями. Поэтому её фокусное расстояние меньше: F₁

Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Линзы».

Источник

Линзы

Линзы

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (чаще всего сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями. Линзы делятся на выпуклые и вогнутые.

Линзы, у которых середина толще, чем края, называются выпуклыми. Линзы, у которых середина тоньше, чем края, называются вогнутыми.

Если показатель преломления линзы больше, чем показатель преломления окружающей среды, то в выпуклой линзе параллельный пучок лучей после преломления преобразуется в сходящий пучок. Такие линзы называются собирающими (рис. 89, а). Если в линзе параллельный пучок преобразуется в расходящийся пучок, то эти линзы называются рассеивающими (рис. 89, б). Вогнутые линзы, у которых внешней средой служит воздух, являются рассеивающими.

Если на собирающую линзу падает пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после преломления в линзе они собираются в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы (рис. 90, а).

Плоскость, проходящая через главный фокус линзы перпендикулярно к главной оптической оси, называется фокальной (рис. 91). Пучок лучей, падающих на линзу параллельно какой-либо побочной оптической оси, собирается в точке пересечения этой оси с фокальной плоскостью.

Построение изображения точки и предмета в собирающей линзе.

Для построения изображения в линзе достаточно взять по два луча от каждой точки предмета и найти их точку пересечения после преломления в линзе. Удобно пользоваться лучами, ход которых после преломления в линзе известен. Так, луч, падающий на линзу параллельно главной оптической оси, после преломления в линзе проходит через главный фокус; луч, проходящий через оптический центр линзы, не преломляется; луч, проходящий через главный фокус линзы, после преломления идет параллельно главной оптической оси; луч, падающий на линзу параллельно побочной оптической оси, после преломления в линзе проходит через точку пересечения оси с фокальной плоскостью.

Пусть светящаяся точка S лежит на главной оптической оси.

Рассмотрим построение изображения предмета в выпуклой линзе.

Пусть точка лежит вне главной оптической оси, тогда изображение S` можно построить с помощью любых двух лучей, приведенных на рис. 93.

Если предмет расположен в бесконечности, то лучи пересекутся в фокусе (рис. 94).

Если предмет расположен за точкой двойного фокуса, то изображение получится действительным, обратным, уменьшенным (фотоаппарат, глаз) (рис. 95).

Если предмет расположен в точке двойного фокуса, то изображение получится действительным, обратным, равным предмету (рис. 96).

Если предмет расположен между фокусом и точкой двойного фокуса, то изображение получится действительным, обратным, увеличенным (фотоувеличитель, киноаппарат, фильмоскоп) (рис. 97).

Если предмет расположен в фокусе, то изображение будет в бесконечности (изображения не будет) (рис. 98).

Если предмет расположен между фокусом и оптическим центром линзы, то изображение будет мнимым, прямым, увеличенным (лупа) (рис. 99).

При любом расстоянии от предмета до рассеивающей линзы она дает мнимое, прямое, уменьшенное изображение (рис. 100).

Источник

Линза. Виды линз. Фокусное расстояние.

теория по физике 🧲 оптика

Мы уже познакомились с явлением преломления света на границе двух плоских сред. Но на практике особый интерес представляет явление преломления света на сферических поверхностях линз.

Линза — прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями.

Какими бывают линзы?

По форме различают следующие виды линз:

Выпуклые линзы тоже имеют разновидности:

Разновидности вогнутых линз:

Тонкая линза

Мы будем говорить о линзах, у которых толщина l = AB намного меньше радиусов сферических поверхностей этой линзы R₁ и R₂. Такие линзы называют тонкими.

Тонкая линза — линза, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусами сферических поверхностей, которыми она ограничена.

Главная оптическая ось тонкой — прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы (на рисунке она соответствует прямой O₁O₂).

Оптический центр линзы — точка, расположенная в центре линзы на ее главной оптической оси (на рисунке ей соответствует точка О). При прохождении через оптический центр линзы лучи света не преломляются.

Побочная оптическая ось — любая другая прямая, проходящая через оптический центр линзы.

Изображение в линзе

Подобно плоскому зеркалу, линза создает изображения источников света. Это значит, что свет, исходящий из какой-либо точки предмета (источника), после преломления в линзе снова собирается в точку (изображение) независимо от того, какую часть линзы прошли лучи.

Оптическое изображение — картина, получаемая в результате действия оптической системы на лучи, испускаемые объектом, и воспроизводящая контуры и детали объекта.

Практическое использование изображений часто связано с изменением масштаба изображений предметов и их проектированием на поверхность (киноэкран, фотоплёнку, фотокатод и т. д.). Основой зрительного восприятия предмета является его изображение, спроектированное на сетчатку глаза.

Изображения разделяют на действительные и мнимые. Действительные изображения создаются сходящимися пучками лучей в точках их пересечения (см. рисунок а). Поместив в плоскости пересечения лучей экран или фотоплёнку, можно наблюдать на них действительное изображение.

Если лучи, выходящие из оптической системы, расходятся, но если их мысленно продолжить в противоположную сторону, они пересекутся в одной точке (см. рисунок б). Эту точку называют мнимым изображением точки-объекта. Она не соответствует пересечению реальных лучей, поэтому мнимое изображение невозможно получить на экране или зафиксировать на фотоплёнке. Однако мнимое изображение способно играть роль объекта по отношению к другой оптической системе (например, глазу или собирающей линзе), которая преобразует его в действительное.

Собирающая линза

Обычно линзы изготавливают из стекла. Все выпуклые линзы являются собирающими, поскольку они собирают лучи в одной точке. Любую из таких линз условно можно принять за совокупность стеклянных призм. В воздухе каждая призма отклоняет лучи к основанию. Все лучи, идущие через линзу, отклоняются в сторону ее главной оптической оси.

Если на линзу падают световые лучи, параллельные главной оптической оси, то при прохождении через нее они собираются на одной точке, лежащей на оптической оси. Ее называют главным фокусом линзы. У выпуклой линзы их два — второй главный фокус находится с противоположной стороны линзы. В нем будут собираться лучи, которые будут падать с обратной стороны линзы.

Главный фокус линзы обозначают буквой F.

Фокусное расстояние — расстояние от главного фокуса линзы до их оптического центра. Оно обозначается такой же букой F и измеряется в метрах (м).

В однородных средах главные фокусы собирающих линз находятся на одинаковом расстоянии от оптического центра.

Пример №1. Что произойдет с фокусным расстоянием линзы, если ее поместить в воду?

Вода — оптически более плотная среда, поэтому преломленные лучи будут располагаться ближе к перпендикуляру, восстановленному к разделу двух сред. Следовательно, фокусное расстояние увеличится. На рисунке лучам, выходящим из линзы в воздухе, соответствуют красные линии. Лучам, выходящим из линзы в воде — зеленые. Видно, что зеленые линии больше приближены к перпендикуляру, восстановленному к разделу двух сред, что соответствует закону преломления света.

Направим три узких параллельных пучка лучей от осветителя под углом к главной оптической оси собирающей линзы. Мы увидим, что пересечение лучей произойдет не в главном фокусе, а в другой точке (рисунок а). Но точки пересечения независимо от углов, образуемых этими пучками с главной оптической осью, будут располагаются в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси линзы и проходящей через главный фокус (рисунок б). Эту плоскость называют фокальной плоскостью.

Поместив светящуюся точку в фокусе линзы (или в любой точке ее фокальной плоскости), получим после преломления параллельные лучи.

Если сместить источник дальше от фокуса линзы, лучи за линзой становятся сходящимися и дают действительное изображение.

Когда же источник света находится ближе фокуса, преломленные лучи расходятся и изображение получается мнимым.

Рассеивающая линза

Вогнутые линзы обычно являются рассеивающими (лучи, выходя из них, не собираются, а рассеиваются). Это бывает если, поместить вогнутую линзу в оптически менее плотную среду по сравнению с материалом, из которого изготовлена линза. Так, стеклянная линза в воздухе является рассеивающей.

Если направить на вогнутую линзы световые лучи, являющиеся параллельными главной оптической оси, то образуется расходящийся пучок лучей. Если провести их продолжения, то они пересекутся в главном фокусе линзы. В этом случае фокус (и изображение в нем) является мнимым. Этот фокус располагается на фокусном расстоянии, равном F.

Другой мнимый фокус находится по другую сторону линзы на таком же расстоянии при условии, что среда по обе стороны линзы одинаковая.

Оптическая сила линзы

Оптическая сила линзы — величина, характеризующая преломляющую способность симметричных относительно оси линз и центрированных оптических систем, состоящих из таких линз.

Обозначается оптическая сила линзы буквой D. Единица измерения — диоптрий (дптр). Оптической силой в 1 дптр обладает линза с фокусным расстоянием 1 м.

Оптическая сила линзы равна величине, обратной ее фокусному расстоянию:

На рисунке показан ход двух лучей от точечного источника света А через тонкую линзу. Какова приблизительно оптическая сила этой линзы?

Источник

Дисперсия света. Линза. Фокусное расстояние линзы. Глаз как оптическая система. Оптические приборы

1. Если направить на призму пучок белого света, то на экране можно наблюдать разноцветную полосу, которая называется спектром белого света. Спектр состоит из семи простых цветов: красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего, фиолетового.

Разложение света в спектр объясняется тем, что световые пучки по-разному преломляются призмой: лучи красного цвета преломляются слабее, а лучи фиолетового цвета сильнее. Зависимость угла преломления света в среде от цвета света (от длины световой волны) называется дисперсией света.

Радуга — это спектр солнечного света. Он образуется при разложении белого света в каплях дождя, которые можно рассматривать как призмы.

2. На явлении преломления света основано получение изображения предмета с помощью линзы.

Линзой называют прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Иногда одна поверхность может быть плоской.

Линза, у которой середина толще, чем края, является выпуклой, она собирает падающий на неё световой пучок и потому называется собирающей (рис. 102).

Линза, у которой края толще, чем середина, является вогнутой, она рассеивает падающий на неё световой пучок и потому называется рассеивающей (рис. 102).

Линию, проходящую через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называют главной оптической осью (​ \( C_1C_2 \) ​ — рис. 103). Точку О называют оптическим центром линзы.

Для построения изображения предмета в линзе достаточно знать ход двух лучей. Один из них — это луч, проходящий через оптический центр линзы, он проходит, не преломляясь. Второй луч — луч, параллельный главной оптической оси линзы. Все лучи, параллельные главной оптической оси линзы, после преломления собираются в одной точке ​ \( F \) ​ на оптической оси. Эта точка называется главным фокусом линзы (рис. 104).

Главный фокус линзы ​ \( F \) ​ — точка, в которой после преломления собираются лучи, параллельные главной оптической оси.

Расстояние от оптического центра линзы до её фокуса называется фокусным расстоянием. Линза имеет два фокуса: справа и слева от неё.

Если направить на рассеивающую линзу пучок параллельных лучей, то после преломления этот пучок будет расходящимся (рис. 104).

Продолжения лучей соберутся в точке, которую называют главным фокусом рассеивающей линзы. Этот фокус является мнимым, в нём пересекаются не сами лучи, а их продолжения.

Величину, обратную фокусному расстоянию ​ \( (F) \) ​, называют оптической силой линзы ​ \( (D) \) ​: ​ \( D = 1/F \) ​. Единица оптической силы линзы — диоптрия (1 дптр). 1 дптр = 1/м.

Оптическая сила собирающей линзы — величина положительная, оптическая сила рассеивающей линзы — величина отрицательная.

3. Линзы являются главной частью оптических приборов. Существуют две группы оптических приборов: приборы, вооружающие глаз, к которым относятся очки, лупа, микроскоп, телескоп, и приборы, которые формируют изображение без участия глаза: фотоаппарат, проекционный аппарат и пр.

Оптическая схема фотоаппарата представлена на рисунке 105 а. Предмет находится от линзы на расстоянии, большем двойного фокусного расстояния, а уменьшенное изображение формируется на плёнке, которая помещается на задней стенке фотоаппарата на расстоянии от линзы, близком к фокусному. Проекционный аппарат позволяет получать на экране действительное увеличенное изображение предметов. Предмет помещается между фокусом и двойным фокусом линзы, чем ближе к фокусу, тем больше размер изображения. Оптическая схема проекционного аппарата показана на рисунке 105 б.

4. Роль линзы в оптической системе глаза играет хрусталик — прозрачное тело, которое может быть более или менее выпуклым, т.е. его фокусное расстояние может изменяться. За хрусталиком расположено стекловидное тело, заполняющее остальную часть глаза. Хрусталик и стекловидное тело играют роль линзы, преломляющей падающие лучи. На задней стенке глаза находится сетчатка,
на которой после преломления получается действительное уменьшенное, перевёрнутое изображение. Нервные волокна сетчатки передают ощущение света в мозг.

Существуют 2 основных дефекта зрения: дальнозоркость и близорукость. Близорукий человек хорошо видит близкие предметы и плохо — удалённые. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с рассеивающими линзами, делающие входящий в глаз световой пучок расходящимся. В этом случае глаз соберёт лучи на сетчатке.

Дальнозоркий человек хорошо видит удалённые предметы и плохо — близкие. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с собирающими линзами. На хрусталик в этом случае падает сходящийся световой пучок, который он преломляет так, что лучи собираются на сетчатке.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. При попадании солнечного света на капли дождя иногда образуется радуга. Появление в радуге полос различного цвета обусловлено явлением

1) преломления света
2) поглощения света
3) дисперсии света
4) многократного отражения света

2. На линзу падает луч, показанный на рисунке. Ходу луча после преломления в линзе соответствует линия

3. На рисунке изображён ход падающего на линзу луча. Ходу прошедшего через линзу луча соответствует пунктирная линия

4. Предмет находится от собирающей линзы на расстоянии, равном ​ \( 2F \) ​. На каком расстоянии от линзы находится изображение предмета?

1) меньшем ​ \( F \) ​
2) между ​ \( F \) ​ и ​ \( 2F \) ​
3) большем \( 2F \)
4) равном \( 2F \)

1) большем \( 2F \)
2) между \( F \) и \( 2F \)
3) меньшем \( F \)
4) равном \( 2F \)

1) меньше \( F \)
2) больше \( F \) и меньше \( 2F \)
3) равном \( 2F \)
4) большем \( 2F \)

7. На рисунке изображены три предмета: А, Б и В. Изображение какого(-их) предмета(-ов) в тонкой собирающей линзе с фокусным расстоянием \( F \) будет увеличенным, прямым и мнимым?

1) только А
2) только Б
3) только В
4) всех трёх предметов

8. На рисунке показаны положения главной оптической оси линзы (прямая ​ \( a \) ​), предмета ​ \( S \) ​ и его изображения ​ \( S_1 \) ​. Согласно рисунку

1) линза является собирающей
2) линза является рассеивающей
3) линза может быть как собирающей, так и рассеивающей
4) изображение не может быть получено с помощью линзы

9. На рисунке показаны положения главной оптической оси ​ \( OO \) ​ линзы, источника ​ \( S \) ​ и его изображения ​ \( S_1 \) ​ в линзе. Согласно рисунку

1) линза является рассеивающей
2) линза является собирающей
3) линза может быть как собирающей, так и рассеивающей
4) изображение не может быть получено с помощью линзы

10. На сетчатке глаза изображение предмета

1) действительное уменьшенное перевёрнутое
2) мнимое уменьшенное прямое
3) мнимое увеличенное перевёрнутое
4) действительное увеличенное прямое

11. Установите соответствие между световым явлением (в левом столбце таблицы) и его применением (в правом столбце таблицы). В таблице под номером положения предмета левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента правого столбца.

ПОЛОЖЕНИЕ ПРЕДМЕТА
A) отражение света от гладкой поверхности
Б) преломление света рассеивающей линзой
B) преломление света собирающей линзой

ПОЛОЖЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
1) очки для дальнозорких людей
2) зеркало
3) очки для близоруких людей

12. Установите соответствие между положением предмета (в левом столбце таблицы) и положением изображения в линзе (в правом столбце таблицы). В таблице под номером положения предмета левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента правого столбца.

ПОЛОЖЕНИЕ ПРЕДМЕТА
A) на расстоянии, большем ​ \( 2F \) ​
Б) между \( F \) и \( 2F \)
B) между \( F \) и линзой

ПОЛОЖЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
1) перевернутое на расстоянии, большем \( 2F \)
2) уменьшенное между \( F \) и \( 2F \)
3) увеличенное прямое мнимое
4) действительное на расстоянии \( 2F \) от линзы
5) уменьшенное на расстоянии, большем \( 2F \)

Часть 2

13. После прохождения оптического прибора, закрытого на рисунке ширмой, ход лучей 1 и 2 изменился на 1 и 2. Какое оптическое стекло: собирающая линза, рассеивающая линза, плоское зеркало или плоскопараллельная стеклянная пластина находится за ширмой?

Источник