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

Построение изображения предметов в собирающей линзе. На рис. 7 изображена линза и на ее главной оптической оси CD показаны точки: О — оптический центр, F и F₁ — точки переднего и заднего фокусов и 2F и 2F₁ — точки двойных фокусных расстояний. Плоскости, проведенные через точки F и F₁ перпендикулярно к главной оптической оси, называются передней и задней фокальными плоскостями MN и M₁N₁, а плоскости, проведенные через точки 2F и 2F₁

, называются передней и задней главными плоскостями KL и K₁L₁.

Рис. 7. Построение изображения предметов в собирающей линзе:

_{F и F1 — точки переднего и заднего фокусов; 2F и 2F1 — точки двойных фокусных расстояний; а и а1 — расстояния между линзой и изучаемым и изображаемым предметом; 1, 2, 3 — характерные лучи в линзе для построения изображения предметов, в частности отрезка прямой АВ}

Пространство, расположенное слева от линзы, в котором находятся изучаемые предметы, называется пространством предметов, а пространство справа от линзы, в котором изображаются изучаемые предметы, называется пространством изображений. Расстояния между линзой и изучаемым и изображаемым предметами обозначают буквами а и ах.

Если изучаемый предмет расположить перед линзой в пространстве предметов, то его изображение получается за линзой слева. Для построения хода любого луча, падающего на линзу, а также для получения геометрического изображения предмета за линзой пользуются тремя важнейшими характерными лучами, рассмотренными выше:

— луч света 1, параллельный главной оптической оси, преломляясь в линзе, проходит через ее задний фокус F₁;

— луч света 2, направляемый через оптический центр линзы, проходит через нее не преломляясь;

— луч света 3, проходящий через передний фокус F, после преломления в линзе идет параллельно главной оптической оси согласно принципу обратимости прохождения лучей в линзе.

На рис. 7 показано изображение точки А, получаемое характерными лучами. Аналогично можно выполнить и для точки В и, соединяя их, получают изображение A₁B₁ отрезка прямой АВ.

Рассматриваемый предмет может находиться на любом расстоянии а слева от линзы в пространстве предметов, в котором выделяют пять характерных участков (рис. 8); оо > а > 2f, а = 2f, 2f > а > f, а = f и а

< f.

Рис. 8.Изображения, даваемые собирающей линзой

На рисунке в пространстве предметов линзы расположены буквы А, Б, В, Г, Е и Т в качестве изучаемых предметов и там же показаны их изображения, для примера приведено изображение буквы В, пользуясь характерными лучами. Рассмотрим характерные участки пространства предметов:

— оо > а > 2f (буква А). Если рассматриваемый предмет перемещается к линзе из бесконечности, то его изображение, даваемое линзой, также перемещается от задней фокальной плоскости (от фокуса F₁), удаляясь от линзы и увеличиваясь в размере. При этом изображение действительное, перевернутое и уменьшенное. Изображение буквы А выполнено пунктирными линиями:

— а = 2f (буква Б). Когда предмет попадает в переднюю главную плоскость Н, то его изображение оказывается в задней главной плоскости Н

₁, оно действительное, перевернутое и имеет тот же размер, что и предмет (Б = Б₁);

— 2f > а > f (буква В). Когда предмет находится в промежутке между фокусным и двойным фокусным расстояниями, то его изображение находится за задней главной плоскостью Н₁ и оно действительное, перевернутое и увеличенное. С приближением предмета к передней фокальной плоскости (к точке переднего фокуса) его изображение все далее удаляется от задней главной плоскости и увеличивается в размере;

— а = f (буква Г). Изображение предмета, оказавшегося в передней фокальной плоскости (в точке переднего фокуса), находится в бесконечности и неопределенности;

— а < f (буквы Е и Т). Как только предмет переходит переднюю фокальную плоскость (фокус F), то его изображение скачком переходит из пространства изображений в пространство предметов и оно становится прямым, мнимым и увеличенным, то есть изображение предмета на экране не образовывается. Глядя сквозь линзы на предмет, мы видим его изображение в увеличенном и прямом виде. По мере приближения предмета к линзе его изображение по величине уменьшается, как видно из рис. 8, высота изображения буквы Т меньше высоты изображения буквы Е. Свойство линзы изображать предметы, находящиеся возле передней фокальной плоскости (а ~= f), в прямом и увеличенном виде широко используется в лупах.

Лупы