Что такое линза в биологии

ЛИНЗА

В параксиальном приближении (углы между лучами и оптич. осью столь малы, что можно заменить sinи на свойства Л. со сферич. поверхностями могут быть однозначно охарактеризованы положением главных плоскостей и оптической силой Ф, представляющей собой выражаемую в диоптриях величину, обратную фокусному расстоянию (в м). Связь этих характеристик с геом. параметрами Л. ясны из рис., в к-ром для наглядности углы наклона лучей изображены преувеличенно большими. Расстояния от первой по ходу лучей поверхности линзы до первой гл. плоскости Я и от второй поверхности до второй гл. плоскости H‘ равны соответственно

S 1, 2

Л. обладают всеми аберрациями, присущими цент-риров. оптич. системам (см. Аберрации оптических систем). Проблема аберраций особенно важна при использовании широкополосных и обладающих большими угл. апертурами световых пучков обычных (некогерентных) источников. Сферич. и хроматич. аберрации, а также кома могут быть в значит. степени исправлены путём комбинирования двух Л. разл. формы и из материалов с разл. дисперсией. Такие двухлинзовые системы широко используются в качестве объективов для зрительных труб и т. п. Иногда сферич. аберрации уничтожаются с помощью Л. с асферической, в частности параболоидальной, формой поверхности.

Для коррекции разл. дефектов глаза применяются Л. не только со сферическими, но также с цилиндрич. и торич. поверхностями. Цилиндрич. Л. сравнительно часто используются в тех случаях, когда изображение точечного источника должно быть «растянуто» в полосу или линию (напр., в спектральных приборах).

Лит.: Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Гудмен Д ж., Введение в Фурье-оптику, пер. с англ.. М.. 1970. Ю. А. Ананьев.

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

Линза

Полезное

Смотреть что такое «Линза» в других словарях:

ЛИНЗА — ЛИНЗА, кусок прозрачного стекла, пластика, кварца или органического вещества, ограниченный двумя поверхностями, которые обычно имеют сферическую форму, что изменяет направление светового луча из за РЕФРАКЦИИ и создает ИЗОБРАЖЕНИЕ. Собирательная… … Научно-технический энциклопедический словарь

Линза — Линза: а собирающая; б рассеивающая. ЛИНЗА (от латинского lens чечевица), прозрачное тело, ограниченное выпуклыми и вогнутыми поверхностями (одна поверхность может быть плоской) и преобразующее форму светового пучка. Линзы бывают собирающие… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ЛИНЗА — (нем. Linse чечевица). Оптическое стекло, ограничен. сферическими поверхностями; чечевица. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЛИНЗА оптическое стекло, ограниченное шаровыми поверхностями, употребляется … Словарь иностранных слов русского языка

ЛИНЗА — (от латинского lens чечевица), прозрачное тело, ограниченное выпуклыми и вогнутыми поверхностями (одна поверхность может быть плоской) и преобразующее форму светового пучка. Линзы бывают собирающие (положительные) и рассеивающие (отрицательные).… … Современная энциклопедия

Линза — геол. тело чечевицеобразной формы, быстро выклинивающееся по всем направлениям. Мощн. Л. невелика сравнительно с ее протяженностью. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

ЛИНЗА — ЛИНЗА, линзы, жен. (нем. Linse). 1. Хрусталик глаза (анат.). 2. Оптическое круглое стекло в форме чечевицы (напр. в биноклях, микроскопах и т.п.; физ.). Выпуклая, вогнутая линза. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ЛИНЗА — (нем. Linse, от лат. lens чечевица), прозрачное тело, ограниченное двумя поверхностями, преломляющими световые лучи, способное формировать оптич. изображения предметов, светящихся собственным или отражённым светом. Л. явл. одним из осн. элементов … Физическая энциклопедия

линза — лупа, монокль, стекло, кабошон, мениск, линзочка, конденсор Словарь русских синонимов. линза сущ., кол во синонимов: 12 • кабошон (3) • … Словарь синонимов

ЛИНЗА — в геологии чечевицеобразная форма залегания горных пород и полезных ископаемых; округлое или овальное тело с уменьшением мощности к краям … Большой Энциклопедический словарь

ЛИНЗА — (нем. Linse от лат. lens чечевица), в оптике прозрачное тело, ограниченное выпуклыми или вогнутыми поверхностями (одна из поверхностей может быть плоской) и преобразующее форму светового пучка. Линзы бывают собирающие (положительные) и… … Большой Энциклопедический словарь

ЛИНЗА — ЛИНЗА, ы, жен. 1. Тело, ограниченное двумя сферическими (или одной сферической и одной плоской) поверхностями (спец.). 2. Оптическое стекло такой формы. Очковые линзы. Контактные линзы (накладывающиеся непосредственно на поверхность глазного… … Толковый словарь Ожегова

Источник

Линзы. Построение изображений в линзе

Что такое линза? Простейшая линза представляет собой сферическую поверхность.

Виды линз

Линза может быть ограничена:

Как отличить выпуклую линзу от вогнутой? Очень просто. Достаточно посмотреть на структуру линзы. Если она толще посередине, чем у краёв, значит это выпуклая линза. Если, наоборот, края значительно толще середины, то линза вогнутая.

Тонкая линза

Тонкая линза представляет собой модель реальной линзы. То есть тонкая линза – это линза, толщина (l=AB) которой слишком мала и ей можно пренебречь относительно радиусов R₁ и R₂ сферических поверхностей линзы и расстояния объекта до линзы.

Оптический центр линзы – это вершины сферических плоскостей, которые расположены в тонкой линзе на максимально близком расстоянии друг от друга. В силу их близости подразумевают одну точку.

Прямая линия, которая проходит через центры сферических поверхностей, называется главной оптической осью. Любая другая линия, пересекающая оптический центр, называется побочной оптической осью.

Теперь, когда мы разобрались с устройством линзы, можно поговорить об особенностях оптических законов света в ней. Главная оптическая ось тонкой линзы направлена через оптический центр. Следовательно, луч света, траектория которого совпадает с главной оптической осью не меняет своего направления, а лишь смещается. Но, к счастью, этим перемещением можно пренебречь.

Изображение в линзе

Линза и зеркало используются для одинаковых целей – для получения изображения источника света. Соответственно, они имеют одинаковые принципы работы. Действительно, свет, который попадает на линзу преломляется, а затем заново собирается в одну точку, создавая изображение. Важно отметить, что создание изображения не зависит от части линзы, через которую прошли световые пучки.

Меняя линзы и дальность источника света можно получать разные изображения. Так, например, если преломлённые лучи сходятся в одну точку, то говорят о действительном изображении. Но, если прошедшие пучки расходятся, то получается мнимое изображение.

Что такое собирающая линза

Линзы изготавливаются из стекла. Соответственно, мы имеем аналогию с переходом света в средах «воздух-стекло». Так выпуклые линзы в воздухе создают действительное изображение, то есть являются собирающими.

Линзу можно представить как совокупность стеклянных призм, которые, как мы помним, отклоняют попадающие на ребро лучи к основанию. Вернёмся к линзе. В ней все лучи примыкают к главной оптической оси. Если пучки прошли через линзу параллельно главной оптической оси, то на момент выхода из неё они соберутся в одной точке, называемой фокусом линзы (а).

Если развернуть систему и направить пучки в обратную сторону (б), то и они тоже сойдутся только в другом главном фокусе. Получается, что у линзы есть два фокуса. Они располагаются на одинаковых расстояниях по обе стороны от линзы. Отрезок, связывающий фокусы и оптический центр линзы называется фокусным расстоянием линзы.

Возьмём ту же линзу и направим на неё три параллельных пучка света от источника под некоторым углом к главной оптической оси линзы. Зафиксируем, что объединения лучей в фокусе не произошло. Точка, в которой собрались все три пучка находится в перпендикулярной к главной оптической оси плоскости и проходит через главный фокус. Плоскость, в котором находится эта точка, называется фокальной плоскостью.

Установим светящуюся точку в фокусе линзы и получим параллельные друг другу преломлённые лучи. Теперь сместим источник света и станем свидетелями сходящихся за линзой лучей, которые создают действительное изображение. И, наоборот, если мы приблизим источник, то преломлённые лучи разойдутся и мы увидим мнимое изображение.

Рассеивающая линза

Возьмём вогнутую линзу и поместим её в оптически менее плотную среду (относительно её материала). Такая линза будет рассеивающей. Если направить на неё световые пучки, параллельные главной оптической оси, то мы не найдём единой точки пересечения. Лишь продолжения лучей пересекутся в главном фокусе рассеивающей линзы. Такая картинка говорит о наличии мнимого фокуса.

Определение оптической силы линзы

Существует величина, обратная фокусному расстоянию: D= ±1/F. Она называется оптической силой линзы. D>0 в случае, если линза собирающая, а оптическая сила D

Источник

Содержание:

Линзы:

На уроках природоведения вы. наверное, пользовались микроскопом. Кое-кто из ваших друзей (а может, и вы сами) имеет очки. Вероятнее всего, большинство из вас знакомы с биноклем, зрительной тру бой, телескопом. У всех этих приборов есть общее: их основной частью является линза.

Равные виды линз

Линзой (сферической*) называют прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями (в частности, одна из поверхностей может быть плоскостью). По форме линзы делятся на выпуклые (рис. 3.50) и вогнутые (рис. 3.51).

Если толщина линзы d во много раз меньше радиусов

Обычно выпуклые линзы являются собирающими: параллельные лучи, которые падают на собирающую линзу, пройдя сквозь нее, пересекаются в одной точке (рис. 3.53).

Вогнутые линзы чаще всего бывают рассеивающими: параллельные лучи после прохождения сквозь рассеивающую линзу выходят расходящимся пучком (рис. 3.54).

Линзы также бывают цилиндрическими, но встречаются такие линзы редко.

Характеристики линз

Проведем прямую, которая проходит через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу. Эту прямую называют главной оптической осью линзы. Точку линзы, которая расположена на главной оптической оси и через которую луч света проходит, не изменяя своего направления, называют оптическим центром линзы (рис. 3.55). На рисунках оптический центр линзы обычно обозначают буквой О.

Точку, в которой собираются после преломления лучи, параллельные главной оптической оси собирающей линзы, называют действительным фокусом собирающей линзы (рис. 3.56).

Если пучок лучей, параллельных главной оптической оси, направить на рассеивающую линзу, то после преломления они выйдут расходящимся пучком.

Однако их продолжения соберутся в одной точке на главной оптической оси линзы (рис. 3.57). Эту точку называют мнимым фокусом рассеивающей линзы.

На рисунках фокус линзы обозначают буквой F.

Расстояние от оптического центра линзы до фокуса называют фокусным расстоянием линзы.

Фокусное расстояние обозначается символом F и измеряется в метрах. Фокусное расстояние собирающей линзы договорились считать положительным (F>0), а рассеивающей — отрицательным (F 2F. Будем передвигать экран до тех пор, пока не увидим на нем четкое изображение пламени свечи. Чем оно отличается от изображения, которое мы увидим в зеркале, поместив перед ним эту же свечу? Во-первых, оно уменьшенное, во-вторых, перевернутое. Ио самое главное, что это изображение, в отличие от мнимого изображения в зеркале, реально существует. На экране концентрируется энергия света. Чувствительный термометр, помещенный в изображение пламени свечи, покажет повышение температуры. Поэтому полученное в линзе изображение называют действительным, в отличие от мнимых изображений, наблюдаемых в плоском зеркале.

Подтвердим сказанное построением (рис. 271, б). Для получения изображения точки А достаточно использовать два луча, ход которых после преломления в линзе известен. Луч 1 идет параллельно главной оптической оси и после преломления в линзе проходит через главный фокус. Луч 2 идет через оптический центр и не меняет своего направления после прохождения сквозь линзу. Точка А’, являющаяся пересечением прошедших линзу лучей и 2′, есть действительное изображение точки А. Заметим, что через точку А пройдет и любой другой преломленный луч идущий от точки А, благодаря чему энергия, излученная точкой А пламени свечи, будет сконцентрирована в точке А’.

Продолжим опыт. Поставим свечу на расстоянии d = 2F. Перемещая экран, мы увидим на нем действительное, перевернутое изображение пламени свечи, но размер его будет равен размеру пламени самой свечи (рис. 272). Сделайте сами построение изображения для этого случая.

Передвигая свечу ближе к линзе (F 0 является собирающей (положительной), а с F

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник