9 класс. Тема: Линзы. Оптическая сила и фокусное расстояние линзы. Изображение даваемое линзой.

Линза — это любое прозрачное тело, которое с обеих сторон ограничено сферическими поверхностями.

Линзы бывают выпуклыми и вогнутыми. Если края линзы тоньше, чем середина, то это выпуклая линза.

И наоборот: если края толще, чем середина, то линза называется вогнутой.

Видеоурок: Линза. Постороение изображения даваемого линзой

Интерактивный учебник: Линзы. Оптическая сила линзы.

Интерактивный учебник: Построение изображения даваемого линзой

Интерактивный тест по материалам урока

Теперь, если мы соединим центры шаров прямой линией, то эта линия будет проходить через линзу. Она называется оптической осью. На этой оси лежит оптический центр линзы. Оптический центр — это единственная точка в линзе, проходя через которую лучи не преломляются.

То есть каждый луч, проходящий через оптический центр линзы, проходит через него так, как будто никакой линзы нет. А теперь давайте представим, что мы направили лучи света параллельно оптической оси на выпуклую линзу.

Обратите внимание, что луч, проходящий по оптической оси не преломился, потому что прошёл через оптический центр. Остальные лучи будут преломляться по-разному, но, в конце концов, пересекутся в одной точке на оптической оси. Эта точка называется фокусом линзы.

Расстояние от фокуса до самой линзы называется фокусным расстоянием линзы.

Так вот, когда мы пользуемся увеличительным стеклом и видим расплывчатое изображение, мы говорим, что не сфокусировались. То есть не подобрали фокусное расстояние для данной линзы. Мы видим, что все лучи собрались в точке F, поэтому, выпуклая линза ещё называется собирающей. Нетрудно догадаться, что при прохождении через вогнутую линзу произойдёт обратное: лучи рассеются.

Поэтому, вогнутую линзу также называют рассеивающей. Если мы направим лучи света на вогнутую линзу точно также, как на выпуклую, то лучи рассеются. Если мы продолжим рассеянные лучи до пересечения с оптической осью, то они все пересекутся в одной точке. Эта точка называется мнимым фокусом линзы. Надо сказать, что иногда линзы условно обозначаются прямыми со стрелочками. Это не значит, что это какие-то другие линзы, просто ещё один тип обозначения.

Конечно, разные линзы по-разному преломляют лучи. Чем более выпуклая поверхность, тем сильнее лучи преломляются. Поэтому, существует такое понятие как оптическая сила линзы. Поскольку, чем меньше фокусное расстояние, тем больше линза увеличивает, оптическая сила линзы обратно пропорциональна фокусному расстоянию:

Единица измерения оптической силы линзы называется диоптрия.

Исходя из формулы, мы можем заключить, что диоптрия — это единица измерения, обратная расстоянию. 1 дптр — это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м.

Для вогнутой линзы, оптическая сила считается отрицательной. Это вполне логично: ведь вогнутая линза не собирает, а рассеивает свет. Кроме того, у вогнутой линзы мнимый фокус, который находится с другой стороны, чем фокус выпуклой линзы. Так как мы взяли за ноль центр линзы, то получается, что вогнутая линза имеет отрицательное фокусное расстояние, а, значит, отрицательную оптическую силу.