Optická sila šošovky. Ktorá šošovka je silnejšia? šošovky

Šošovky sú telesá priehľadné pre dané žiarenie, ohraničené dvoma povrchmi rôznych tvarov (guľový, valcový atď.). Vznik sférických šošoviek je znázornený na obr. IV.39. Jednou z plôch obmedzujúcich šošovku môže byť guľa s nekonečne veľkým polomerom, t.j. rovina.

Os prechádzajúca stredmi plôch tvoriacich šošovku sa nazýva optická os; pri plankonvexných a plankonkávnych šošovkách je optická os vedená stredom gule kolmo na rovinu.

O šošovke sa hovorí, že je tenká, ak jej hrúbka je oveľa menšia ako polomery zakrivenia tvarovacích plôch. V tenkej šošovke možno zanedbať posun a lúčov prechádzajúcich centrálnou časťou (obr. IV.40). Šošovka sa zbieha, ak láme lúče prechádzajúce cez ňu smerom k optickej osi, a diverguje, ak lúče odchyľuje od optickej osi.

ZOBRAZENIE ŠOŠOVKY

Najprv zvážte lom lúčov na jednej sférickej ploche šošovky. Priesečníky optickej osi s uvažovanou plochou označme cez O, s dopadajúcim lúčom - cez a s lomeným lúčom (alebo jeho pokračovaním) - cez bod je stred guľovej plochy (obr. IV. 0,41); označme vzdialenosti ako polomer zakrivenia plochy). V závislosti od uhla dopadu lúčov na guľový povrch je možné rôzne usporiadanie bodov vzhľadom na bod O. IV.41 znázorňuje priebeh lúčov dopadajúcich na konvexnú plochu pod rôznymi uhlami dopadu a, za predpokladu, že kde je index lomu prostredia, z ktorého dopadajúci lúč prichádza, a index lomu prostredia, kam ide lomený lúč. Predpokladajme, že dopadajúci lúč je paraxiálny, t.j.

zviera s optickou osou veľmi malý uhol, potom sú uhly tiež malé a možno ich zvážiť:

Na základe zákona lomu pri malých uhloch a a y

Z obr. IV.41 a nasleduje:

Dosadením týchto výrazov do vzorca (1.34) dostaneme po redukcii refrakčnej guľovej plochy podľa vzorca:

Po znalosti vzdialenosti od „objektu“ k refrakčnému povrchu je možné vypočítať vzdialenosť od povrchu k „obrazu“ pomocou tohto vzorca

Všimnite si, že keď bol odvodený vzorec (1.35), hodnota sa znížila; to znamená, že všetky paraxiálne lúče vychádzajúce z bodu, bez ohľadu na to, aký uhol zvierajú s optickou osou, sa zhromaždia v bode

Po vykonaní podobného uvažovania pre iné uhly dopadu (obr. IV.41, b, c) dostaneme, resp.

Odtiaľto získame pravidlo znakov (za predpokladu, že vzdialenosť je vždy kladná): ak bod alebo leží na tej istej strane lomnej plochy, na ktorej sa nachádza bod, potom vzdialenosť

a mal by sa brať so znamienkom mínus; ak je bod alebo na druhej strane povrchu vzhľadom na bod, potom by sa vzdialenosti mali brať so znamienkom plus. Rovnaké pravidlo znakov získame, ak vezmeme do úvahy lom lúčov cez konkávny guľový povrch. Na tento účel môžete použiť rovnaké výkresy ako na obr. IV.41, ak len zmeniť smer lúčov na opačný a zmeniť označenie indexov lomu.

Šošovky majú dva refrakčné povrchy, ktorých polomery zakrivenia môžu byť rovnaké alebo rôzne. Zvážte bikonvexnú šošovku; pre lúč prechádzajúci takouto šošovkou je prvý (vstupný) povrch konvexný a druhý (výstup) je konkávny. Vzorec na výpočet údajov možno získať pomocou vzorcov (1.35) pre vstupný a (1.36) pre výstupný povrch (s obrátenou dráhou lúča, pretože lúč prechádza z média do média

Keďže „obrázok“ z prvého povrchu je „predmetom“ pre druhý povrch, potom zo vzorca (1.37) získame nahradením výrazom

Z tohto pomeru je vidieť, že konštantné hodnoty, t.j., sú vzájomne prepojené. Označme, kde sa ohnisková vzdialenosť šošovky nazýva optická mohutnosť šošovky a meria sa v dioptriách). v dôsledku toho

Ak sa výpočet vykoná pre bikonkávnu šošovku, dostaneme

Porovnaním výsledkov môžeme dospieť k záveru, že na výpočet optickej mohutnosti šošovky akéhokoľvek tvaru je potrebné použiť jeden vzorec (1.38) v súlade so znamienkovým pravidlom: polomery zakrivenia konvexných plôch nahraďte znamienkom plus, konkávne plochy so znamienkom mínus. Záporná optická mohutnosť, t. j. negatívna ohnisková vzdialenosť znamená, že vzdialenosť má znamienko mínus, t. j. „obraz“ je na tej istej strane ako „objekt“. V tomto prípade je „obraz“ imaginárny. Šošovky s kladnou optickou mohutnosťou sa zbiehajú a poskytujú skutočné obrazy, zatiaľ čo pri , vzdialenosť nadobúda znamienko mínus a obraz sa ukazuje ako imaginárny. Šošovky so zápornou optickou mohutnosťou sú rozptylové a vždy poskytujú virtuálny obraz; pre nich a pre akékoľvek číselné hodnoty nie je možné získať kladnú vzdialenosť

Vzorec (1.38) je odvodený za podmienky, že rovnaké médium je na oboch stranách šošovky. Ak sú indexy lomu médií priľahlých k povrchom šošovky odlišné (napríklad šošovka oka), potom ohniskové vzdialenosti vpravo a vľavo od šošovky nie sú rovnaké a

kde je ohnisková vzdialenosť na strane, kde sa nachádza objekt.

Všimnite si, že podľa vzorca (1.38) je optická mohutnosť šošovky určená nielen jej tvarom, ale aj pomerom medzi indexmi lomu látky šošovky a prostredím. Napríklad bikonvexná šošovka v médiu s vysokým indexom lomu má negatívnu optickú mohutnosť, t.j. ide o rozptylovú šošovku.

Naopak, bikonkávna šošovka v rovnakom médiu má kladnú optickú mohutnosť, t.j. je to zbiehavá šošovka.

Uvažujme systém dvoch šošoviek (obr. IV.42, a); Povedzme, že bodový objekt je v ohnisku prvej šošovky. Lúč opúšťajúci prvú šošovku bude rovnobežný s optickou osou, a preto bude prechádzať cez ohnisko druhej šošovky. Vzhľadom na tento systém ako jednu tenkú šošovku môžeme písať Odvtedy

Tento výsledok platí aj pre zložitejší systém tenkých šošoviek (ak len samotný systém možno považovať za „tenký“): optická mohutnosť systému tenkých šošoviek sa rovná súčtu optických mohutností jeho komponentov:

(pri divergentných šošovkách má optická mohutnosť záporné znamienko). Napríklad planparalelná doska zložená z dvoch tenkých šošoviek (obr. IV.42, b) môže byť konvergujúca (ak alebo divergujúca (ak šošovka. Pre dve tenké šošovky umiestnené vo vzdialenosti a od seba) (obr. IV. 43), optická mohutnosť je funkciou a a ohniskových vzdialeností šošoviek a

(konkávne alebo rozptylové). Dráha lúčov v týchto typoch šošoviek je rôzna, ale svetlo sa vždy láme, avšak na zváženie ich štruktúry a princípu fungovania je potrebné sa oboznámiť s pojmami, ktoré sú pre oba typy rovnaké.

Ak nakreslíme sférické plochy dvoch strán šošovky do plných gúľ, potom priamka prechádzajúca stredmi týchto gúľ bude optickou osou šošovky. V skutočnosti optická os prechádza cez najširší bod konvexnej šošovky a najužší bod konkávnej šošovky.

Optická os, ohnisko objektívu, ohnisková vzdialenosť

Na tejto osi je bod, kde sa zhromažďujú všetky lúče, ktoré prešli cez zbiehavú šošovku. V prípade divergencie šošovky je možné kresliť predĺženia divergentných lúčov a potom dostaneme bod, tiež umiestnený na optickej osi, kde sa všetky tieto rozšírenia zbiehajú. Tento bod sa nazýva ohnisko šošovky.

Konvergovaná šošovka má skutočné ohnisko a je umiestnená na zadnej strane dopadajúcich lúčov, zatiaľ čo divergencia má pomyselné ohnisko a je umiestnená na tej istej strane, z ktorej dopadá svetlo na šošovku.

Bod na optickej osi presne v strede šošovky sa nazýva jej optický stred. A vzdialenosť od optického stredu k ohnisku šošovky je ohnisková vzdialenosť šošovky.

Ohnisková vzdialenosť závisí od stupňa zakrivenia guľových plôch šošovky. Konvexnejšie povrchy budú lámať lúče viac a tým sa zníži ohnisková vzdialenosť. Ak je ohnisková vzdialenosť kratšia, potom tento objektív poskytne väčšie zväčšenie obrazu.

Optická sila šošovky: vzorec, jednotka merania

Aby sa charakterizovala zväčšovacia schopnosť šošovky, bol zavedený pojem „optická sila“. Optická sila šošovky je prevrátená k jej ohniskovej vzdialenosti. Optická sila šošovky je vyjadrená vzorcom:

kde D je optická mohutnosť, F je ohnisková vzdialenosť šošovky.

Jednotkou merania optickej mohutnosti šošovky je dioptria (1 dioptria). 1 dioptria je optická mohutnosť takejto šošovky, ktorej ohnisková vzdialenosť je 1 meter. Čím menšia je ohnisková vzdialenosť, tým väčšia bude optická sila, to znamená, že čím viac táto šošovka zväčší obraz.

Keďže ohnisko divergencie šošovky je imaginárne, dohodli sme sa, že jej ohniskovú vzdialenosť budeme považovať za zápornú hodnotu. V súlade s tým je jeho optická sila tiež zápornou hodnotou. Čo sa týka spojky, jej ohnisko je skutočné, preto ohnisková vzdialenosť aj optická mohutnosť spojky sú kladné hodnoty.

Teraz budeme hovoriť o geometrickej optike. V tejto časti sa veľa času venuje takému objektu, akým je šošovka. Veď to môže byť aj inak. Zloženie tenkých šošoviek je zároveň vhodné pre všetky prípady. Len ho treba vedieť správne aplikovať.

Typy šošoviek

Vždy ide o priehľadné telo, ktoré má špeciálny tvar. Vzhľad objektu diktujú dve sférické plochy. Jeden z nich je možné nahradiť plochým.

Okrem toho môže mať šošovka hrubší stred alebo okraje. V prvom prípade sa to bude nazývať konvexné, v druhom - konkávne. Okrem toho, v závislosti od toho, ako sú kombinované konkávne, konvexné a ploché povrchy, môžu byť šošovky tiež odlišné. A to: bikonvexné a bikonkávne, plankonvexné a plankonkávne, konvexné-konkávne a konkávne-konvexné.

Za normálnych podmienok sa tieto predmety používajú vo vzduchu. Sú vyrobené z látky, ktorá je viac ako vzduch. Preto sa konvexná šošovka bude zbiehať, zatiaľ čo konkávna šošovka bude divergentná.

Všeobecné charakteristiky

Predtým, ako hovoríme ovzorec tenkých šošoviek, musíte definovať základné pojmy. Musia byť známe. Pretože sa na nich budú neustále vzťahovať rôzne úlohy.

Hlavnou optickou osou je priamka. Tá sa ťahá cez stredy oboch sférických plôch a určuje miesto, kde sa nachádza stred šošovky. K dispozícii sú aj ďalšie optické osi. Sú nakreslené cez bod, ktorý je stredom šošovky, ale neobsahujú stredy sférických plôch.

Vo vzorci pre tenkú šošovku je hodnota, ktorá určuje jej ohniskovú vzdialenosť. Zaostrenie je teda bod na hlavnej optickej osi. Pretína lúče prebiehajúce rovnobežne so zadanou osou.

Navyše, každá tenká šošovka má vždy dve ohniská. Sú umiestnené na oboch stranách jeho povrchov. Obe zamerania zberateľa sú platné. Ten rozptylový má pomyselné.

Vzdialenosť od šošovky k ohnisku je ohnisková vzdialenosť (písmF) . Okrem toho môže byť jeho hodnota kladná (v prípade zberu) alebo záporná (pre rozptyl).

Ďalšou charakteristikou spojenou s ohniskovou vzdialenosťou je optická sila. Bežne sa to označujeD.Jeho hodnota je vždy prevrátená ohniska, t.j.D= 1/ F.Optická sila sa meria v dioptriách (skrátene dioptrie).

Aké ďalšie označenia sú vo vzorci tenkých šošoviek

Okrem už uvedenej ohniskovej vzdialenosti budete potrebovať poznať niekoľko vzdialeností a veľkostí. Pre všetky typy šošoviek sú rovnaké a sú uvedené v tabuľke.

Všetky uvedené vzdialenosti a výšky sa zvyčajne merajú v metroch.

Vo fyzike sa pojem zväčšenia spája aj so vzorcom tenkých šošoviek. Je definovaný ako pomer veľkosti obrazu k výške objektu, teda H/h. Môže byť označený ako G.

Čo potrebujete na vytvorenie obrazu v tenkej šošovke

Toto je potrebné vedieť, aby sme získali vzorec pre tenkú šošovku, zbiehajúcu sa alebo divergujúcu. Nákres začína skutočnosťou, že obe šošovky majú svoje vlastné schematické znázornenie. Obaja vyzerajú ako zarezaní. Iba zberné šípky na jeho koncoch smerujú von a šípky rozptylu - vnútri tohto segmentu.

Teraz k tomuto segmentu je potrebné nakresliť kolmicu na jeho stred. Tým sa zobrazí hlavná optická os. Na ňom, na oboch stranách šošovky v rovnakej vzdialenosti, majú byť označené ohniská.

Objekt, ktorého obraz sa má vytvoriť, je nakreslený ako šípka. Ukazuje, kde sa nachádza horná časť položky. Vo všeobecnosti je objekt umiestnený rovnobežne s objektívom.

Ako vytvoriť obraz v tenkej šošovke

Na vytvorenie obrazu objektu stačí nájsť body koncov obrazu a potom ich spojiť. Každý z týchto dvoch bodov možno získať z priesečníka dvoch lúčov. Najjednoduchšie na zostavenie sú dva z nich.

Pochádza zo špecifikovaného bodu rovnobežného s hlavnou optickou osou. Po kontakte s objektívom prechádza cez hlavné ohnisko. Ak hovoríme o zbiehavke, tak toto ohnisko je za šošovkou a lúč prechádza cez ňu. Pri uvažovaní s rozptylovým lúčom treba lúč nakresliť tak, aby jeho pokračovanie prechádzalo ohniskom pred šošovkou.

Prechádza priamo cez optický stred šošovky. Po nej nemení smer.

Sú situácie, keď je objekt umiestnený kolmo na hlavnú optickú os a končí na nej. Potom stačí zostrojiť obraz bodu, ktorý zodpovedá okraju šípky, ktorý neleží na osi. A potom z nej nakreslite kolmicu na os. Toto bude obrázok položky.

Priesečník zostrojených bodov dáva obraz. Tenká spojovacia šošovka vytvára skutočný obraz. To znamená, že sa získava priamo na priesečníku lúčov. Výnimkou je situácia, keď je objekt umiestnený medzi objektívom a ohniskom (ako v lupe), potom sa obraz ukáže ako imaginárny. Pre rozlietaného to vždy dopadne vymyslene. Koniec koncov, získava sa na priesečníku nie samotných lúčov, ale ich pokračovaní.

Skutočný obrázok je zvyčajne nakreslený plnou čiarou. Ale tá pomyselná – bodkovaná čiara. Je to spôsobené tým, že prvý je tam skutočne prítomný a druhý je iba viditeľný.

Odvodenie vzorca pre tenké šošovky

Je vhodné to urobiť na základe výkresu znázorňujúceho konštrukciu skutočného obrazu v zbiehavke. Označenie segmentov je uvedené na výkrese.

Časť optiky sa z nejakého dôvodu nazýva geometrická. Budú sa vyžadovať znalosti z tejto časti matematiky. Najprv musíte zvážiť trojuholníky AOB a A 1 OV 1 . Sú podobné, pretože majú dva rovnaké uhly (pravý a vertikálny). Z ich podobnosti vyplýva, že moduly segmentov A 1 AT 1 a AB spolu súvisia ako moduly segmentov OB 1 a OV.

Podobné (založené na rovnakom princípe v dvoch uhloch) sú ďalšie dva trojuholníky:COFa A 1 Facebook 1 . Pomery takýchto modulov segmentov sú v nich rovnaké: A 1 AT 1 s CO aFacebook 1 sOF.Na základe konštrukcie budú segmenty AB a CO rovnaké. Preto sú ľavé časti naznačených rovností pomerov rovnaké. Preto sú tí praví rovní. Teda OV 1 / RH sa rovnáFacebook 1 / OF.

V tejto rovnosti môžu byť segmenty označené bodkami nahradené zodpovedajúcimi fyzikálnymi konceptmi. Takže OV 1 je vzdialenosť od objektívu k obrázku. RH je vzdialenosť od objektu k šošovke.OF-ohnisková vzdialenosť. SegmentFacebook 1 sa rovná rozdielu medzi vzdialenosťou k obrázku a ohniskom. Preto sa dá prepísať inak:

f/d=( f - F) /FaleboFf = df - dF.

Na odvodenie vzorca pre tenkú šošovku je potrebné vydeliť poslednú rovnosťdff.Potom sa ukáže:

1/d + 1/f = 1/F.

Toto je vzorec pre tenkú zbiehavú šošovku. Difúzna ohnisková vzdialenosť je negatívna. To vedie k zmene rovnosti. Pravda, je to bezvýznamné. Ide len o to, že vo vzorci pre tenkú divergenciu je pred pomerom 1/ mínus.F.To je:

1/d + 1/f = - 1/F.

Problém nájsť zväčšenie šošovky

Podmienka. Ohnisková vzdialenosť zbiehajúcej šošovky je 0,26 m. Je potrebné vypočítať jej zväčšenie, ak je objekt vo vzdialenosti 30 cm.

Riešenie. Stojí za to začať so zavedením notácie a prevodom jednotiek do C. Áno, známed= 30 cm = 0,3 m aF\u003d 0,26 m Teraz si musíte vybrať vzorce, z ktorých hlavný je ten, ktorý je určený na zväčšenie, druhý - pre tenkú zbiehavú šošovku.

Treba ich nejako skombinovať. Aby ste to dosiahli, budete musieť zvážiť kresbu zobrazovania v spojovacej šošovke. Podobné trojuholníky ukazujú, že Г = H/h= f/d. To znamená, že ak chcete nájsť zvýšenie, budete musieť vypočítať pomer vzdialenosti k obrázku k vzdialenosti k objektu.

Druhá je známa. Ale vzdialenosť k obrázku má byť odvodená zo vzorca uvedeného vyššie. Ukazuje sa, že

f= dF/ ( d- F).

Teraz je potrebné tieto dva vzorce spojiť.

G =dF/ ( d( d- F)) = F/ ( d- F).

V tejto chvíli je riešenie úlohy pre vzorec tenkej šošovky zredukované na elementárne výpočty. Zostáva nahradiť známe množstvá:

G \u003d 0,26 / (0,3 - 0,26) \u003d 0,26 / 0,04 \u003d 6,5.

Odpoveď: Objektív poskytuje 6,5-násobné zväčšenie.

Úloha, na ktorú sa treba zamerať

Podmienka. Svietidlo je umiestnené jeden meter od spojovacej šošovky. Obraz jej špirály sa získa na obrazovke vzdialenej 25 cm od šošovky Vypočítajte ohniskovú vzdialenosť určenej šošovky.

Riešenie.Údaje by mali obsahovať nasledujúce hodnoty:d= 1 maf\u003d 25 cm \u003d 0,25 m. Tieto informácie stačia na výpočet ohniskovej vzdialenosti zo vzorca pre tenké šošovky.

Takže 1/F\u003d 1/1 + 1 / 0,25 \u003d 1 + 4 \u003d 5. Ale v úlohe je potrebné poznať zaostrenie a nie optickú silu. Zostáva teda iba rozdeliť 1 na 5 a získate ohniskovú vzdialenosť:

F=1/5 = 0, 2 m

Odpoveď: Ohnisková vzdialenosť konvergovanej šošovky je 0,2 m.

Problém nájsť vzdialenosť k obrázku

Podmienka. Sviečka bola umiestnená vo vzdialenosti 15 cm od spojovacej šošovky. Jeho optická sila je 10 dioptrií. Clona za šošovkou je umiestnená tak, aby sa na nej získal jasný obraz sviečky. Aká je táto vzdialenosť?

Riešenie. Súhrn by mal obsahovať tieto informácie:d= 15 cm = 0,15 m,D= 10 dioptrií. Vyššie odvodený vzorec je potrebné napísať s miernou zmenou. Totiž na pravej strane rovnosť daťDnamiesto 1/F.

Po niekoľkých transformáciách sa získa nasledujúci vzorec pre vzdialenosť od šošovky k obrázku:

f= d/ ( dd- 1).

Teraz musíte nahradiť všetky čísla a počítať. Ukazuje sa táto hodnota pref:0,3 m

Odpoveď: Vzdialenosť od šošovky k obrazovke je 0,3 m.

Problém vzdialenosti medzi objektom a jeho obrazom

Podmienka. Objekt a jeho obraz sú od seba vzdialené 11 cm. Spojovacia šošovka poskytuje 3-násobné zväčšenie. Nájdite jeho ohniskovú vzdialenosť.

Riešenie. Vzdialenosť medzi objektom a jeho obrázkom je vhodne označená písmenomL\u003d 72 cm \u003d 0,72 m. Zväčšiť D \u003d 3.

Tu sú možné dve situácie. Prvým je, že objekt je za ohniskom, to znamená, že obraz je skutočný. V druhom - objekt medzi ohniskom a šošovkou. Potom je obraz na tej istej strane ako objekt a je imaginárny.

Zoberme si prvú situáciu. Objekt a obraz sú na opačných stranách spojovacej šošovky. Tu môžete napísať nasledujúci vzorec:L= d+ f.Druhá rovnica má byť napísaná: Г =f/ d.Je potrebné riešiť sústavu týchto rovníc s dvoma neznámymi. Ak to chcete urobiť, vymeňteLo 0,72 m a G o 3.

Z druhej rovnice to vyplývaf= 3 d.Potom sa prvý prevedie takto: 0,72 = 4d.Z toho sa dá ľahko počítaťd=018 (m). Teraz je ľahké určiťf= 0,54 (m).

Na výpočet ohniskovej vzdialenosti zostáva použiť vzorec pre tenké šošovky.F= (0,18 x 0,54) / (0,18 + 0,54) = 0,135 (m). Toto je odpoveď na prvý prípad.

V druhej situácii je obraz imaginárny a vzorec preLbude iný:L= f- d.Druhá rovnica pre systém bude rovnaká. Ak budeme argumentovať podobne, dostaneme tod=036 (m), af= 1,08 (m). Podobný výpočet ohniskovej vzdialenosti poskytne nasledujúci výsledok: 0,54 (m).

Odpoveď: Ohnisková vzdialenosť objektívu je 0,135 m alebo 0,54 m.

Namiesto záveru

Dráha lúčov v tenkej šošovke je dôležitou praktickou aplikáciou geometrickej optiky. Koniec koncov, používajú sa v mnohých zariadeniach od jednoduchej lupy až po presné mikroskopy a teleskopy. Preto je potrebné o nich vedieť.

Odvodený vzorec tenkých šošoviek umožňuje vyriešiť mnoho problémov. Okrem toho vám umožňuje vyvodiť závery o tom, aký druh obrazu poskytujú rôzne typy šošoviek. V tomto prípade stačí poznať jeho ohniskovú vzdialenosť a vzdialenosť od objektu.

Úloha 1. V akej vzdialenosti je ohnisko tenkej šošovky od jej optického stredu, ak je optická mohutnosť šošovky 5 dioptrií? Na akú vzdialenosť by bolo ohnisko pri optickej mohutnosti - 5 dioptrií? − 10 dioptrií? Dané: Riešenie: Optická sila šošovky:

Úloha 2. Na obrázku je znázornený predmet. Nakreslite jej obrázky pre zbiehavú a divergujúcu šošovku. Na základe nákresu odhadnite lineárne zväčšenie šošovky. Riešenie:

Úloha 3. Obraz predmetu bol vytvorený vo vzdialenosti 30 cm od šošovky. Je známe, že optická sila tejto šošovky je 4 dioptrie. Nájdite lineárny nárast. Dané: SI: Riešenie: Výkon šošovky: Vzorec pre tenkú šošovku: Potom

Úloha 3. Obraz predmetu bol vytvorený vo vzdialenosti 30 cm od šošovky. Je známe, že optická sila tejto šošovky je 4 dioptrie. Nájdite lineárny nárast. Dané: SI: Riešenie: Potom Lineárne zvýšenie:

Úloha 4. Obraz predmetu nachádzajúceho sa vo vzdialenosti 40 cm od šošovky sa vytvorí vo vzdialenosti 30 cm od šošovky. Nájdite ohniskovú vzdialenosť tohto objektívu. Zistite tiež, ako ďaleko musí byť objekt umiestnený, aby bol obraz vo vzdialenosti 80 cm Dané: SI: Riešenie: Vzorec pre tenkú šošovku: Odpoveď:

Úloha 5. Objekt sa nachádza vo vzdialenosti 10 cm od tenkej zbiehajúcej šošovky. Ak sa od šošovky vzdiali o 5 cm, potom sa obraz predmetu priblíži k šošovke dvakrát. Nájdite optickú silu tohto objektívu. Dané: SI: Riešenie: Vzorec pre tenkú šošovku: Výkon šošovky: Potom

Hlavnou aplikáciou zákonov lomu svetla sú šošovky.

Čo je šošovka?

Samotné slovo „šošovica“ znamená „šošovica“.

Šošovka je priehľadné telo ohraničené na oboch stranách sférickými plochami.

Zvážte, ako funguje šošovka na princípe lomu svetla.

Ryža. 1. Bikonvexná šošovka

Šošovku je možné rozložiť na niekoľko samostatných častí, pričom každá z nich je sklenený hranol. Predstavme si hornú časť šošovky ako trojstenný hranol: pri dopade naň sa svetlo láme a posúva smerom k základni. Všetky nasledujúce časti šošovky si predstavme ako lichobežníky, v ktorých svetelný lúč prechádza dovnútra a zase von, pričom sa posúva v smere (obr. 1).

Typy šošoviek(obr. 2)

Ryža. 2. Typy šošoviek

Spojovacie šošovky

1 - bikonvexná šošovka

2 - plankonvexná šošovka

3 - konvexno-konkávna šošovka

Divergentné šošovky

4 - bikonkávna šošovka

5 - plankonkávna šošovka

6 - konvexno-konkávna šošovka

Označenie objektívu

Tenká šošovka je šošovka, ktorej hrúbka je oveľa menšia ako polomery, ktoré ohraničujú jej povrch (obr. 3).

Ryža. 3. Tenká šošovka

Vidíme, že polomer jednej guľovej plochy a druhej guľovej plochy je väčší ako hrúbka šošovky α.

Šošovka určitým spôsobom láme svetlo. Ak sa šošovka zbieha, potom sa lúče zhromažďujú v jednom bode. Ak sa šošovka rozbieha, potom sú lúče rozptýlené.

Na označenie rôznych šošoviek bol zavedený špeciálny výkres (obr. 4).

Ryža. 4. Schematické znázornenie šošoviek

1 - schematické znázornenie zbiehajúcej šošovky

2 - schematické znázornenie divergujúcej šošovky

Body a línie šošovky:

1. Optický stred šošovky

2. Hlavná optická os šošovky (obr. 5)

3. Zaostrovacia šošovka

4. Optická sila šošovky

Ryža. 5. Hlavná optická os a optický stred šošovky

Hlavná optická os je pomyselná čiara, ktorá prechádza stredom šošovky a je kolmá na rovinu šošovky. Bod O je optický stred šošovky. Všetky lúče prechádzajúce týmto bodom sa nelámu.

Ďalším dôležitým bodom objektívu je ohnisko (obr. 6). Nachádza sa na hlavnej optickej osi šošovky. V ohnisku sa pretínajú všetky lúče, ktoré dopadajú na šošovku rovnobežne s hlavnou optickou osou.

Ryža. 6. Zaostrovacia šošovka

Každá šošovka má dva ohniská. Budeme uvažovať o ekvifokálnej šošovke, to znamená, keď sú ohniská v rovnakej vzdialenosti od šošovky.

Vzdialenosť medzi stredom šošovky a ohniskom sa nazýva ohnisková vzdialenosť (úsečka na obrázku). Druhé ohnisko sa nachádza na zadnej strane objektívu.

Ďalšou charakteristikou šošovky je optická mohutnosť šošovky.

Optická sila šošovky (označuje sa) je schopnosť šošovky lámať lúče. Optická sila šošovky je prevrátená k ohniskovej vzdialenosti:

Ohnisková vzdialenosť sa meria v jednotkách dĺžky.

Pre jednotku optického výkonu sa volí taká jednotka merania, v ktorej je ohnisková vzdialenosť jeden meter. Táto jednotka optickej sily sa nazýva dioptria.

V prípade zbiehavých šošoviek sa pred optickú mohutnosť umiestni znak „+“ a ak sa šošovka rozbieha, pred optickú mohutnosť sa umiestni znak „-“.

Jednotka dioptrií sa píše takto:

Pre každý objektív existuje ďalší dôležitý pojem. Toto je imaginárne zameranie a skutočné zameranie.

Skutočné ohnisko je také ohnisko, ktoré je tvorené lúčmi lámanými v šošovke.

Pomyselné ohnisko je ohnisko, ktoré je tvorené pokračovaním lúčov, ktoré prešli šošovkou (obr. 7).

Imaginárne ohnisko je spravidla s rozbiehavou šošovkou.

Ryža. 7. Imaginárne ohnisko šošovky

Záver

V tejto lekcii ste sa naučili, čo je šošovka a čo sú šošovky. Zoznámili sme sa s definíciou tenkej šošovky a hlavnými charakteristikami šošoviek a dozvedeli sme sa, aké je imaginárne ohnisko, skutočné ohnisko a aký je ich rozdiel.

Bibliografia

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osveta.

1. Tak-to-ent.net().
2. Teplka.ru ().
3. Megaresheba.ru ().

Domáca úloha

1. Úloha 1. Určte optickú mohutnosť zbiehajúcej sa šošovky s ohniskovou vzdialenosťou 2 metre.
2. Úloha 2. Akú ohniskovú vzdialenosť má šošovka, ktorej optická mohutnosť je 5 dioptrií?
3. Úloha 3. Môže mať bikonvexná šošovka negatívnu optickú mohutnosť?