Версия для печати

Выпуклые линзы представляют собой кусок стекла (или другого прозрачного материала с показателем преломления большим, чем у воздуха), одной или обеим сторонам которого при­дана форма выпуклой сферы (см. рисунок App01001., a), b), c)).

Рис. App001001. Выпуклые линзы.
a) Двояковыпуклая линза;
b) Плосковыпуклая линза;
c) Выпукло-вогнутая линза.

R1, R2 – радиусы кривизны.

Не приводя никаких формул, отметим, что любая линза характеризуется так называемым фокусным расстоянием. Фокусное расстояние (измеряемое в сантиметрах) -- это расстояние, на котором параллельные лучи, падающие на линзу, собираются в точку. Кроме фокусного расстояния, у линзы есть оптические оси -- прямые, по которым свет проходит, не преломляясь, и главная оптическая ось -- оптическая ось, перпендикулярная плоскости линзы. Условные обозначения выпуклых линз показаны на рисунке App01002.

Рис. App001002. Условные обозначения элементов выпуклой линзы в геометрической оптике.
O -- центр линзы.
y2Oy1 -- выпуклая линза.
Ox -- главная оптическая ось линзы.
R -- фокусное расстояние.
Oa -- оптическая ось линзы (побочная).

Важной особенностью выпуклых линз является их способность создавать оптическое изображение предмета. Изображение получается из лучей света, падающих на линзу от объекта и преломляемые ею. В принципе, и изображение, и объект обратимы. Так, поместив объект на место изображения (и изменив его масштаб), мы получим на выходе изображение, в точности соот­ветствующее объекту.

Изображение, которое создается линзой, можно получить исходя из следующих законов геометрической оптики:

1. Свет, проходящий через линзу по любой из оптических осей, проходит через нее без преломления (или изменения пути распространения).
2. Свет, проходящий через линзу параллельно любой из оптических осей, собирается в точке пересечения этой оптической оси и плоскости, перпендикулярной главной оптической оси, и расположенной на фокусном расстоянии от линзы.
3. Свет от объекта распространяется во всех направлениях (так называемое диффузионное рассеяние света.)
4. Каждой точке объекта соответствует одна и только одна точка изображения.

Исходя из этих законов, наблюдается шесть случаев формирования изображения от объекта выпуклой линзой (см.  рисунок App01003, a - f).

Рис. App001003. Формирование изображения выпуклой линзой с фокусным расстоянием R. a -- предмет, a' -- изображение.

a) Предмет на расстоянии, превышающем 2R (случай, используемый в фотографии.)
b) Предмет на расстоянии, меньшим 2R и большим R.
c) Предмет на расстоянии, меньшем R. Мнимое изображение.
d) Предмет на расстоянии 2R от линзы.
e) Предмет на расстоянии R от линзы. Отсутствие изображения.
f) Предмет на бесконечном удалении.