Такая многоликая дрель. Сантехнические работы. Водоснабжение...("Сделай сам" №1∙2008)

Рис. 3.Фокусы в собирающих линзах:

_{а, б — фокусы F и F1 и фокусные расстояния f и f1; в, г, д — разбивка линзы на трапецеидальные и прямоугольную призмы и прохождение световых лучей через них}

Существо опыта не изменяется, если на линзу направить пучок параллельных лучей справа, и в этом случае лучи, проходя линзу, собираются в фокусе F. Фокусы F и F

₁ называются передним и задним фокусами и, соответственно, f и f₁ — передним и задним фокусными расстояниями; как увидим дальше, они по величине равны: f = f₁.

Отклонение от своего направления параллельных лучей, прошедших собирающую линзу, объясняется очень просто. Собирающую линзу можно представить в виде совокупности большого количества трапецеидальных призм, расширяющихся к низу и прямоугольной призмы в центре (рис. 3,в).

Каждая призма характеризуется боковыми сторонами, наклоненными под углом β к основанию, и их наклоны зависят от места расположения трапецеидальной призмы в теле линзы. Возьмем призму CDEF и направим на нее слева луч 1, который, проходя ее по законам оптики, отклоняется от своего направления к ее основанию CF, и величина отклонения луча зависит от наклона боковых сторон призмы. Чем больше их наклон, тем больше отклоняется луч от своего первоначального направления (рис. 3,г). Таким образом, параллельные лучи в потоке света, направляемые на собирающую линзу, каждый из которых, проходя через свою призму и отклоняясь от своего первоначального направления, собирается в точке фокуса.

Далее рассмотрим прохождение еще двух характерных лучей через оптический центр С

линзы.

Луч света 2, направляемый по главной оптической оси MN через прямоугольную призму ABKL, проходит без изменения первоначального направления (рис. 3,д).

Луч света 3, направляемый через оптический центр линзы О под некоторым углом а к главной оптической оси MN, проходя прямоугольную призму ABKL, имеет такое же направление. Но он смещен от него на некоторую величину δ, которую в тонких линзах можно не учитывать (рис. 3,д).

Таким образом, любые лучи света, направляемые через оптический центр линзы О, проходят линзу, не изменяя своего направления, как, например, лучи 2 и 3 на рис 3,

д. Этими характерными лучами пользуются при построении изображений в линзах.

Свойство собирающей линзы собирать в фокусе параллельные лучи, направляемые на нее, можно использовать для концентрации тепловой энергии солнечных лучей в одной точке, благодаря чему можно зажигать легковоспламеняющиеся предметы: бумагу, мох, бересту и т. д. Герои Ж. Верна широко применяли это свойство линзы для добывания огня во время своих путешествий. Автор в романе «Дети капитана Гранта» пишет: «…Паганель вывинтил из подзорной трубы линзу и. поймав с ее помощью солнечные лучи, зажег мох без труда». А Сайрес Смит в романе «Таинственный остров» «…изготовил линзу из двух выпуклых стекол от карманных часов, сложив, слепил их глиной и наполнил ее водой и, собрав солнечные лучи с ее помощью, воспламенил мох».

Фокусы в рассеивающих линзах. Если направить на рассеивающую линзу пучок параллельных лучей, то они, проходя линзу, в отличие от собирающей, расходятся и при продолжении линий рассеянных лучей в обратном направлении пересекаются в точке фокуса F₁, (рис. 4,а). При установке в точке фокуса маленького экрана, не мешающего попаданию лучей на линзу, мы не получим на нем светящейся точки, потому что фокус F₁ — мнимый и воображаемый; его изображение не получается непосредственно на экране, как в собирающей линзе. Расстояние OF₁, представляет фокусное расстояние и обозначается буквой f₁.

Рис. 4.Фокусы в рассеивающих линзах:

_{а — фокус F1 и фокусное расстояние f1; б, в — разбивка линзы на трапецеидальные и прямоугольную призмы и прохождение световых лучей через них}

Расхождение параллельных лучей, прошедших рассеивающую линзу, также очень просто объясняется. Рассеивающую линзу, как и собирающую, можно рассматривать как совокупность большого числа трапецеидальных призм, расширяющихся к верху и в центре — прямоугольную призму (рис. 4,б). Возьмем призму CDEF и направим на нее луч 1, который, проходя ее по законам оптики, отклоняется от своего первоначального направления к основанию DE (рис. 4,в). Лучи в потоке света, направляемые на рассеивающую линзу, проходят через свои призмы линзы и в результате расходятся. Степень расхождения лучей от первоначального направления зависит от наклона боковых сторон трапецеидальных призм, которые в свою очередь зависят от места расположения в теле линзы.