Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.
Скачать (прямая ссылка):
сходятся в точке пересечения побочной оси с фокальной плоскостью. Лучи,
параллельные побочной оптической оси рассеивающей линзы преломляются так,
что их продолжения сходятся в точке пересечения побочной оси с фокальной
плоскостью перед линзой.
Построение изображения в собирающих и рассеивающих линзах. Световые лучи,
исходящие из какой-либо светящейся точки, линза преломляет таким образом,
что все они (или их продолжения) пересекаются в одной точке. Таким
образом, линза строит изображение светящейся точки. Произвольный объект
можно рассматривать как совокупность светящихся точек. Поэтому линза
строит также и изображение произвольного объекта.
Изображение, создаваемое линзой, называется действительным, если оно
образовано пересечением световых лучей, прошедших через линзу. При этом в
пространстве возникает область концентрации световой интенсивности,
геометрически подобная светящемуся объекту. Ее можно наблюдать на экране,
регистрировать с помощью фотоэмульсии и т.п. В противоположность этому
изображение называется мнимым, если оно образовано пересечением не самих
световых лучей, а их продолжений. Мнимое изображение не является областью
концентрации световой интенсивности. Для его наблюдения или регистрации
необходим по крайней мере еще один оптический прибор, например глаз
человека.
Изображение может быть прямым или обратным (перевернутым), в зависимости
от взаимной ориентации объекта и изображения. Для характеристики размера
изображения вводят величину линейного увеличения, даваемого линзой. По
определению, линейное увеличе-
228
Геометрическая оптика
ние есть отношение размера изображения к размеру объекта.
При построении изображений в линзах следует руководствоваться следующими
правилами:
1) световой луч, падающий на линзу параллельно ее главной оптической
оси, линза преломляет таким образом, что прошедший луч (или его
продолжение) пересекает главную оптическую ось линзы в фокусе (рис.
4.1.6);
2) если световой луч (или его продолжение) проходит через фокус линзы,
то преломленный луч распространяется параллельно ее главной оптической
оси (рис. 4.1.7);
3) луч, проходящий через центр линзы, не преломляется (рис. 4.1.8).
Рис. 4.1.6
Рис. 4.1.7
Рис. 4.1.8
Определения, понятия и законы.
229
Формула линзы. Увеличение, даваемое линзами. Пример построения
изображения в собирающей линзе показан на рис.
4.1.9. Линза строит действительное перевернутое увеличенное
изображение объекта (стрелки).
Используя рисунок нетрудно вывести формулы для увеличения, даваемого
линзой:
Рис. 4.1.9
I a-F F
(4.1.4)
а также соотношение между фокусным расстоянием линзы F, расстоянием от
объекта до линзы а и расстоянием от линзы до изображения Ь. Это
соотношение имеет вид
I 1 = 1
a b F
(4.1.5)
и называется формулой линзы. На основе сформулированных выше правил
построения изображений в линзах аналогичные формулы могут быть получены и
для других случаев: рассеивающей линзы, мнимого изображения и т.п.
Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, проекционный аппарат, микроскоп.
Ход лучей в этих приборах. Глаз. Лупа предназначена для рассматривания
мелких объектов (построения увеличенных изображений). Она представляет
собой собирающую линзу, вставленную в оправу с ручкой. Ход лучей в лупе
показан на рис. 4.1.10. Как видно из рисунка, лупа строит мнимое прямое
увеличенное изображение объекта. Объект следует располагать между линзой
и фокусом вблизи фокуса. При этом лучи, исходящие из одной точки
предмета, не собираются в одну точку за линзой, а выходят из нее
расходящимся пучком. Расходящийся пучок
Рис. 4.1.10
230
Геометрическая оптика
света при попадании в глаз человека воспринимается исходящим из одной
точки, в которой пересекаются продолжения лучей. Эта точка является
мнимым изображением соответствующей точки объекта. Увеличение, даваемое
лупой,
Оно тем больше, чем ближе к фокусу расположен объект.
Фотоаппарат предназначен для фотографической регистрации
изображений объектов. Он пред-
перевернутое изображение объекта. В простейшем случае объектив
представляет собой собирающую линзу, фокусное расстояние которой примерно
равно расстоянию от линзы до плоскости, в которой расположена фотопленка.
Ход лучей в фотоаппарате показан на рис. 4.1.11.
Проекционный аппарат предназначен для формирования сильно увеличенных
действительных изображений объектов (обычно снятых на пленку). Ход лучей
в проекционном аппарате иллюстрирует предыдущий рисунок, только объектом
теперь следует считать стрелку V , а изображением стрелку I.
ставляет собой камеру с объективом. Фотопленка располагается вблизи
задней стенки камеры. Объектив строит на пленке сильно уменьшенное
действительное
Рис. 4.1.11
Микроскоп предназначен для получения сильно увеличенных мнимых
изображений очень мелких объектов. В микроскопе реализуется предельное
увеличение, достижимое в оптике.
Определения, понятия и законы
231
Минимальный размер объекта, который можно рассмотреть в микроскоп, имеет
