Qual è il fuoco di un obiettivo. Potenza ottica dell'obiettivo

Le lenti, di regola, hanno una superficie sferica o quasi sferica. Possono essere concavi, convessi o piatti (il raggio è infinito). Hanno due superfici attraverso le quali passa la luce. Possono essere combinati in diversi modi per formare diversi tipi obiettivi (la foto è fornita più avanti nell'articolo):

• Se entrambe le superfici sono convesse (curvate verso l'esterno), il centro è più spesso dei bordi.
• Una lente con una sfera convessa e concava è chiamata menisco.
• Una lente con una superficie piana è detta piano-concava o piano-convessa, a seconda della natura dell'altra sfera.

Come determinare il tipo di lente? Soffermiamoci su questo in modo più dettagliato.

Lenti convergenti: tipologie di lenti

Indipendentemente dalla combinazione delle superfici, se il loro spessore nella parte centrale è maggiore che ai bordi, si chiamano raccolta. Avere un positivo lunghezza focale. Distinguere i seguenti tipi lenti convergenti:

• piatto convesso,
• biconvesso,
• concavo-convesso (menisco).

Sono anche chiamati "positivi".

Lenti divergenti: tipologie di lenti

Se il loro spessore al centro è più sottile che ai bordi, vengono chiamati scattering. Hanno una lunghezza focale negativa. Esistono due tipi di lenti divergenti:

• piatto-concavo,
• biconcavo,
• convesso-concavo (menisco).

Sono anche chiamati "negativi".

Concetti basilari

I raggi provenienti da una sorgente puntiforme divergono da un punto. Si chiamano bundle. Quando un raggio entra in una lente, ciascun raggio viene rifratto, cambiando la sua direzione. Per questo motivo il fascio può uscire dalla lente in modo più o meno divergente.

Alcuni tipi di lenti ottiche cambiano la direzione dei raggi in modo che convergano in un punto. Se la sorgente luminosa si trova almeno alla lunghezza focale, il raggio converge in un punto distante da almeno, per la stessa distanza.

Immagini reali e immaginarie

Una sorgente puntiforme di luce è chiamata oggetto reale e il punto di convergenza del raggio di raggi che emerge dalla lente è la sua immagine reale.

Una serie di sorgenti puntiformi distribuite su una superficie generalmente piana è di grande importanza. Un esempio è un pattern su vetro satinato retroilluminato. Un altro esempio è una pellicola illuminata da dietro in modo che la luce passi attraverso una lente che ingrandisce più volte l'immagine su uno schermo piatto.

In questi casi si parla di aereo. I punti sul piano dell'immagine corrispondono 1:1 ai punti sul piano dell'oggetto. Lo stesso vale per forme geometriche, sebbene l'immagine risultante possa essere invertita rispetto all'oggetto dall'alto al basso o da sinistra a destra.

La convergenza dei raggi in un punto crea un'immagine reale e la divergenza ne crea una immaginaria. Quando è chiaramente delineato sullo schermo, è valido. Se l'immagine può essere osservata solo guardando attraverso la lente verso la sorgente luminosa, allora si dice immaginaria. Il riflesso nello specchio è immaginario. Anche l'immagine che può essere vista attraverso un telescopio. Ma proiettare l'obiettivo di una fotocamera su una pellicola produce un'immagine reale.

Lunghezza focale

Il fuoco di una lente può essere trovato facendo passare attraverso di essa un fascio di raggi paralleli. Il punto in cui convergono sarà il suo fuoco F. La distanza dal punto focale alla lente è chiamata lunghezza focale f. I raggi paralleli possono passare anche dall'altro lato e quindi F può essere trovato da entrambi i lati. Ogni obiettivo ha due f e due f. Se è relativamente sottile rispetto alle sue lunghezze focali, queste ultime sono approssimativamente uguali.

Divergenza e convergenza

Le lenti convergenti sono caratterizzate da una lunghezza focale positiva. Tipi di lenti di questo tipo(piano-convessi, biconvessi, menischi) riducono i raggi che ne escono più di quanto prima fossero riuniti. Le lenti convergenti possono formare sia reali che immagine immaginaria. Il primo si forma solo se la distanza dall'obiettivo all'oggetto supera la lunghezza focale.

Le lenti divergenti sono caratterizzate da una lunghezza focale negativa. I tipi di lenti di questo tipo (piano-concave, biconcave, menischi) diffondono i raggi più di quanto fossero divorziati prima di colpire la loro superficie. Lenti divergenti creano un'immagine virtuale. E solo quando la convergenza dei raggi incidenti è significativa (convergono da qualche parte tra la lente e il punto focale sul lato opposto), i raggi formati possono ancora convergere, formando un'immagine reale.

Differenze importanti

Bisogna fare attenzione a distinguere la convergenza o divergenza dei raggi dalla convergenza o divergenza della lente. I tipi di lenti e fasci di luce potrebbero non corrispondere. Si dice che i raggi associati a un oggetto o a un punto dell'immagine siano divergenti se "si diffondono" e convergenti se "si riuniscono" insieme. In qualsiasi sistema ottico coassiale, l'asse ottico è il percorso dei raggi. Il raggio passa lungo questo asse senza alcun cambiamento di direzione dovuto alla rifrazione. Questo è, in sostanza, buona definizione asse ottico.

Un raggio che si allontana dall'asse ottico con la distanza è detto divergente. E quello che si avvicina ad esso si chiama convergente. I raggi paralleli all'asse ottico hanno convergenza o divergenza pari a zero. Pertanto, quando si parla di convergenza o divergenza di un raggio, questo è correlato all'asse ottico.

Alcuni tipi dei quali sono tali che il raggio viene deviato Di più all'asse ottico, si stanno raccogliendo. In essi, i raggi convergenti si avvicinano ancora di più e quelli divergenti si allontanano meno. Sono anche in grado, se la loro forza è sufficiente, di rendere la trave parallela o addirittura convergente. Allo stesso modo, una lente divergente può diffondere ancora di più i raggi divergenti e rendere paralleli o divergenti quelli convergenti.

lenti d'ingrandimento

Una lente con due superfici convesse è più spessa al centro che ai bordi e può essere utilizzata come semplice lente d'ingrandimento o lenti di ingrandimento. Allo stesso tempo, l'osservatore guarda attraverso di esso un'immagine virtuale ingrandita. L'obiettivo della fotocamera, invece, forma sulla pellicola o sul sensore quello reale, solitamente di dimensioni ridotte rispetto all'oggetto.

Occhiali

La capacità di una lente di modificare la convergenza della luce è chiamata potere. Si esprime in diottrie D=1/f, dove f è la lunghezza focale in metri.

Una lente con un potere di 5 diottrie ha f \u003d 20 cm: sono le diottrie che l'oculista indica quando scrive una prescrizione per gli occhiali. Diciamo che ha registrato 5,2 diottrie. L'officina prenderà un grezzo finito da 5 diottrie ottenuto in fabbrica e carteggerà leggermente una superficie per aggiungere 0,2 diottrie. Il principio è che per lenti sottili in cui due sfere si trovano una vicina all'altra, si osserva la regola secondo la quale il loro potere totale è pari alla somma delle diottrie di ciascuna: D = D 1 + D 2 .

Tromba di Galileo

Al tempo di Galileo (inizio XVII secolo), gli occhiali erano ampiamente disponibili in Europa. Di solito venivano prodotti in Olanda e distribuiti dai venditori ambulanti. Galileo venne a sapere che qualcuno nei Paesi Bassi mise due tipi di lenti in un tubo per far sembrare più grandi gli oggetti distanti. Usò una lente convergente a fuoco lungo a un'estremità del tubo e un oculare divergente a fuoco corto all'altra estremità. Se la lunghezza focale dell'obiettivo è uguale a fo e l'oculare fe , la distanza tra loro dovrebbe essere fo o -f e e il potere (ingrandimento angolare) fo /f e . Un tale schema è chiamato tubo galileiano.

Il telescopio ha un ingrandimento di 5 o 6 volte, paragonabile ai moderni binocoli portatili. Questo è sufficiente per molti spettacolari crateri lunari, le quattro lune di Giove, le fasi di Venere, le nebulose e gli ammassi stellari e le deboli stelle della Via Lattea.

Telescopio Keplero

Keplero venne a conoscenza di tutto ciò (lui e Galileo corrispondevano) e costruì un altro tipo di telescopio con due lenti convergenti. Quello con la lunghezza focale maggiore è l'obiettivo, mentre quello con la lunghezza focale più corta è l'oculare. La distanza tra loro è fo + f e , e l'aumento angolare è fo /f e . Questo telescopio kepleriano (o astronomico) crea un'immagine invertita, ma per le stelle o la luna non ha importanza. Questo schema forniva un'illuminazione più uniforme del campo visivo rispetto al telescopio di Galileo ed era più comodo da usare, poiché consentiva di mantenere gli occhi in una posizione fissa e di vedere l'intero campo visivo da un bordo all'altro. Il dispositivo ha permesso di ottenere un ingrandimento maggiore rispetto al tubo galileiano, senza grave deterioramento della qualità.

Entrambi i telescopi soffrono di aberrazione sferica, che fa sì che le immagini siano sfocate, e di aberrazione cromatica, che crea aloni di colore. Keplero (e Newton) credevano che questi difetti non potessero essere superati. Non davano per scontato che fossero possibili specie acromatiche, di cui si sarebbe saputo solo nel XIX secolo.

telescopi a specchio

Gregory suggerì che gli specchi potessero essere usati come lenti per i telescopi, poiché sono privi di frange colorate. Newton prese questa idea e creò la forma newtoniana di un telescopio da uno specchio concavo placcato in argento e un oculare positivo. Donò l'esemplare alla Royal Society, dove rimane ancora oggi.

Un telescopio a lente singola può proiettare un'immagine su uno schermo o su una pellicola fotografica. Un ingrandimento corretto richiede una lente positiva con una lunga lunghezza focale, diciamo 0,5 m, 1 mo molti metri. Questa disposizione è spesso utilizzata nella fotografia astronomica. Può sembrare paradossale alle persone che non hanno familiarità con l'ottica quando un obiettivo a fuoco lungo più debole dà maggiore ingrandimento.

Sfere

È stato suggerito che le culture antiche potrebbero aver avuto telescopi perché fabbricavano piccole perle di vetro. Il problema è che non si sa a cosa servissero, e di certo non potevano costituire la base di un buon telescopio. Le sfere potevano essere usate per ingrandire piccoli oggetti, ma la qualità non era affatto soddisfacente.

La lunghezza focale di una sfera di vetro ideale è molto breve e forma un'immagine reale molto vicina alla sfera. Inoltre, le aberrazioni (distorsioni geometriche) sono significative. Il problema sta nella distanza tra le due superfici.

Tuttavia, se si realizza un profondo solco equatoriale per bloccare i raggi che causano difetti nell'immagine, si passa da una lente d'ingrandimento molto mediocre ad una ottima. Questa soluzione è attribuita a Coddington e oggi una lente d'ingrandimento che porta il suo nome può essere acquistata come piccola lente d'ingrandimento portatile per esaminare oggetti molto piccoli. Ma non ci sono prove che ciò sia stato fatto prima del XIX secolo.

Lente Si chiama corpo trasparente delimitato da due superfici sferiche. Se lo spessore della lente stessa è piccolo rispetto ai raggi di curvatura delle superfici sferiche, la lente viene chiamata magro .

Le lenti fanno parte di quasi tutti i dispositivi ottici. Le lenti sono assembramento E dispersione . La lente convergente al centro è più spessa che ai bordi, la lente divergente, al contrario, è più sottile nella parte centrale (Fig. 3.3.1).

Retta passante per i centri di curvatura O 1 e O 2 superfici sferiche, chiamate asse ottico principale lenti a contatto. Nel caso di lenti sottili, possiamo presumere approssimativamente che l'asse ottico principale si intersechi con la lente in un punto, comunemente chiamato centro ottico lenti a contatto O. Un raggio di luce attraversa il centro ottico della lente senza deviare dalla sua direzione originaria. Vengono chiamate tutte le linee passanti per il centro ottico assi ottici laterali .

Se un raggio di raggi parallelo all'asse ottico principale viene diretto verso l'obiettivo, dopo aver attraversato l'obiettivo i raggi (o la loro continuazione) si riuniranno in un punto F, che è chiamato obiettivo principale lenti a contatto. Una lente sottile ha due fuochi principali situati simmetricamente sull'asse ottico principale rispetto alla lente. Le lenti convergenti hanno fuochi reali, le lenti divergenti hanno fuochi immaginari. Anche i fasci di raggi paralleli a uno degli assi ottici secondari, dopo aver attraversato la lente, vengono focalizzati in un punto F", che si trova all'intersezione dell'asse laterale con piano focale F, cioè un piano perpendicolare all'asse ottico principale e passante per il fuoco principale (Fig. 3.3.2). Distanza tra il centro ottico dell'obiettivo O e focus principale F chiamata lunghezza focale. Si indica con lo stesso F.

La proprietà principale delle lenti è la capacità di dare immagini di oggetti . Le immagini sono diretto E sottosopra , valido E immaginario , A ingrandito E ridotto .

La posizione dell'immagine e la sua natura possono essere determinate utilizzando costruzioni geometriche. Per fare ciò, utilizzare le proprietà di alcuni raggi standard, il cui corso è noto. Si tratta dei raggi che passano attraverso il centro ottico o di uno dei fuochi della lente, nonché dei raggi paralleli all'asse ottico principale o a uno degli assi ottici secondari. Esempi di tali costruzioni sono mostrati nelle Figg. 3.3.3 e 3.3.4.

Si noti che alcune delle travi standard utilizzate in Fig. 3.3.3 e 3.3.4 per l'imaging non passano attraverso l'obiettivo. Questi raggi non partecipano realmente alla formazione dell'immagine, ma possono essere utilizzati per le costruzioni.

È anche possibile calcolare la posizione dell'immagine e la sua natura (reale o immaginaria). formule per lenti sottili . Se la distanza dall'oggetto all'obiettivo è indicata con D e la distanza dall'obiettivo all'immagine attraverso F, allora la formula della lente sottile può essere scritta come:

il valore D reciproco della lunghezza focale. chiamato potenza ottica lenti a contatto. L'unità di potenza ottica è diottrie (dptr). Diottria: potenza ottica di una lente con una lunghezza focale di 1 m:

La formula per una lente sottile è simile a quella per uno specchio sferico. Può essere ottenuto per i raggi parassiali dalla somiglianza dei triangoli in Fig. 3.3.3 o 3.3.4.

È consuetudine attribuire determinati segni alle lunghezze focali delle lenti: per una lente convergente F> 0, per la dispersione F < 0.

Le quantità D E F obbediscono anche a una certa regola dei segni:

D> 0 e F> 0 - per oggetti reali (cioè sorgenti luminose reali e non continuazioni di raggi convergenti dietro l'obiettivo) e immagini;

D < 0 и F < 0 - для мнимых источников и изображений.

Per il caso mostrato in Fig. 3.3.3, abbiamo: F> 0 (lente convergente), D = 3F> 0 (oggetto reale).

Secondo la formula della lente sottile, otteniamo: quindi l'immagine è reale.

Nel caso mostrato in Fig. 3.3.4, F < 0 (линза рассеивающая), D = 2|F| > 0 (oggetto reale), , cioè l'immagine è immaginaria.

A seconda della posizione dell'oggetto rispetto all'obiettivo, le dimensioni lineari dell'immagine cambiano. Zoom lineare lente Γ è il rapporto tra le dimensioni lineari dell'immagine H" e soggetto H. misurare H", come nel caso di uno specchio sferico, conviene assegnare segni più o meno a seconda che l'immagine sia diritta o capovolta. Valore H sempre considerato positivo. Pertanto, per immagini dirette Γ > 0, per immagini invertite Γ< 0. Из подобия треугольников на рис. 3.3.3 и 3.3.4 легко получить формулу для линейного увеличения тонкой линзы:

Nell'esempio considerato con lente convergente (Fig. 3.3.3): D = 3F > 0, , quindi, - l'immagine viene invertita e ridotta di 2 volte.

Nell'esempio della lente divergente (Figura 3.3.4): D = 2|F| > 0, ; quindi l'immagine è dritta e ridotta di 3 volte.

potenza ottica D lente dipende da entrambi i raggi di curvatura R 1 e R 2 delle sue superfici sferiche, e sull'indice di rifrazione N il materiale di cui è fatta la lente. Nei corsi di ottica viene dimostrata la seguente formula:

Il raggio di curvatura di una superficie convessa è considerato positivo, mentre quello di una superficie concava è negativo. Questa formula viene utilizzata nella produzione di lenti con una determinata potenza ottica.

In molti strumenti ottici la luce passa successivamente attraverso due o più lenti. L'immagine dell'oggetto data dalla prima lente funge da oggetto (reale o immaginario) per la seconda lente, che costruisce la seconda immagine dell'oggetto. Questa seconda immagine può anche essere reale o immaginaria. Calcolo sistema ottico di due lenti sottili si riduce applicando la formula della lente due volte, mentre la distanza D 2 dalla prima immagine alla seconda lente deve essere impostato uguale al valore l - F 1, dove lè la distanza tra le lenti. Il valore calcolato dalla formula della lente F 2 determina la posizione della seconda immagine e il suo carattere ( F 2 > 0 - immagine reale, F 2 < 0 - мнимое). Общее линейное увеличение Γ системы из двух линз равно произведению линейных увеличений обеих линз: Γ = Γ 1 · Γ 2 . Если предмет или его изображение находятся в бесконечности, то линейное увеличение утрачивает смысл, изменяются только угловые расстояния.

Un caso speciale è il percorso telescopico dei raggi in un sistema di due lenti, quando sia l'oggetto che la seconda immagine si trovano a distanze infinite. Il percorso telescopico dei raggi è realizzato nei telescopi - Tubo astronomico di Keplero E Il tubo terrestre di Galileo .

Le lenti sottili presentano una serie di svantaggi che non consentono di ottenere immagini di alta qualità. Vengono chiamate distorsioni che si verificano durante la formazione dell'immagine aberrazioni . I principali sono sferico E cromatico aberrazioni. Aberrazione sferica si manifesta nel fatto che, nel caso di fasci luminosi ampi, i raggi lontani dall'asse ottico lo attraversano sfuocati. La formula della lente sottile è valida solo per i raggi vicini all'asse ottico. L'immagine di una sorgente puntiforme distante, creata da un ampio fascio di raggi rifratti da una lente, è sfocata.

L'aberrazione cromatica si verifica perché l'indice di rifrazione del materiale della lente dipende dalla lunghezza d'onda della luce λ. Questa proprietà dei mezzi trasparenti è chiamata dispersione. La lunghezza focale dell'obiettivo è diversa per la luce con diverse lunghezze d'onda, il che porta alla sfocatura dell'immagine quando si utilizza luce non monocromatica.

I moderni strumenti ottici non utilizzano lenti sottili, ma complessi sistemi multilente in cui è possibile eliminare approssimativamente varie aberrazioni.

La formazione di un'immagine reale di un oggetto mediante una lente convergente viene utilizzata in molti dispositivi ottici, come una fotocamera, un proiettore, ecc.

Telecamera è una camera chiusa a tenuta di luce. L'immagine degli oggetti fotografati viene creata su pellicola fotografica da un sistema di lenti chiamato lente . Uno speciale otturatore consente di aprire l'obiettivo durante l'esposizione.

Una caratteristica del funzionamento della fotocamera è che su una pellicola fotografica piatta si dovrebbero ottenere immagini sufficientemente nitide di oggetti situati a distanze diverse.

Sul piano del film sono nitide solo le immagini degli oggetti che si trovano ad una certa distanza. La messa a fuoco si ottiene spostando l'obiettivo rispetto alla pellicola. Le immagini di punti che non si trovano nel piano di puntamento acuto vengono sfocate sotto forma di cerchi di dispersione. Misurare D questi cerchi possono essere ridotti mediante l'apertura dell'obiettivo, ad es. diminuire foro relativoUN / F(Fig. 3.3.5). Ciò si traduce in un aumento della profondità di campo.

apparato di proiezione progettato per l'imaging su larga scala. Lente O il proiettore mette a fuoco l'immagine di un oggetto piatto (trasparenza D) sullo schermo remoto E (Fig. 3.3.6). Sistema di lenti K chiamato condensatore , studiato per concentrare la sorgente luminosa S su una diapositiva. Lo schermo E crea un'immagine invertita realmente ingrandita. L'ingrandimento dell'apparecchio di proiezione può essere modificato ingrandendo o rimpicciolendo lo schermo E modificando la distanza tra i lucidi D e lente O.

Lunghezza focale- caratteristiche fisiche del sistema ottico. Per un sistema ottico centrato costituito da superfici sferiche, descrive la capacità di raccogliere i raggi in un punto, a condizione che questi raggi provengano dall'infinito in un fascio parallelo parallelo all'asse ottico.

Per un sistema di lenti, così come per una lente semplice di spessore finito, la lunghezza focale dipende dai raggi di curvatura delle superfici, dagli indici di rifrazione dei vetri e dagli spessori.

Definita come la distanza dal punto principale anteriore al fuoco anteriore (per la lunghezza focale anteriore) e come la distanza dal punto principale posteriore al fuoco posteriore (per la lunghezza focale posteriore). In questo caso, i punti principali sono i punti di intersezione del piano principale anteriore (posteriore) con l'asse sottico.

Il valore della lunghezza focale posteriore è il parametro principale che viene utilizzato per caratterizzare qualsiasi sistema ottico.

Una parabola (o paraboloide di rivoluzione) focalizza un fascio parallelo di raggi in un punto

Messa a fuoco(dal lat. messa a fuoco- "centro") di un sistema ottico (o funzionante con altri tipi di radiazione) - il punto in cui si intersecano ( "focalizzata") raggi inizialmente paralleli dopo aver attraversato il sistema collettore (o dove le loro continuazioni si intersecano, se il sistema è dispersivo). L'insieme dei fuochi del sistema definisce la sua superficie focale. Il focus principale del sistema è l'intersezione del suo asse ottico principale e la superficie focale. Attualmente, invece del termine obiettivo principale vengono utilizzati termini (fronte o retro). messa a fuoco posteriore E messa a fuoco frontale.

potenza ottica- valore che caratterizza il potere di rifrazione delle lenti assialsimmetriche e dei sistemi ottici centrati di tali lenti. La potenza ottica è misurata in diottrie (in SI): 1 diottria \u003d 1 m -1.

Inversamente proporzionale alla lunghezza focale del sistema:

dove è la lunghezza focale dell'obiettivo.

La potenza ottica è positiva per i sistemi di raccolta e negativa per i sistemi di diffusione.

La potenza ottica di un sistema costituito da due lenti in aria dotate di poteri ottici ed è determinata dalla formula:

dove è la distanza tra il piano principale posteriore della prima lente e il piano principale anteriore della seconda lente. Nel caso di lenti sottili coincide con la distanza tra le lenti.

Tipicamente, la potenza ottica viene utilizzata per caratterizzare le lenti utilizzate in oftalmologia, nelle designazioni degli occhiali e per una definizione geometrica semplificata del percorso del raggio.

Per misurare il potere ottico delle lenti si utilizzano i diottmetri, che consentono misurazioni, anche di lenti astigmatiche e a contatto.

18. La formula per le lunghezze focali coniugate. Costruire un'immagine con una lente.

Lunghezza focale coniugata- la distanza dal piano principale posteriore dell'obiettivo all'immagine dell'oggetto, quando l'oggetto non si trova all'infinito, ma a una certa distanza dall'obiettivo. La lunghezza focale coniugata è sempre maggiore della lunghezza focale della lente e quanto maggiore è, tanto minore è la distanza dall'oggetto al piano principale anteriore della lente. Questa dipendenza è mostrata nella tabella, nella quale le distanze e sono espresse in quantità.

Per un obiettivo, queste distanze sono correlate dal rapporto che segue direttamente dalla formula dell'obiettivo:

oppure, se d e R sono espressi in termini di lunghezza focale:

b) Costruzione dell'immagine nelle lenti.

Per costruire il percorso di un raggio in una lente valgono le stesse leggi di uno specchio concavo. raggio, asse parallelo, passa per il fuoco e viceversa. Il raggio centrale (il raggio che passa attraverso il centro ottico della lente) passa attraverso la lente nessuna deviazione; di spessore

nelle lenti si sposta leggermente parallelamente a se stessa (come in una piastra piano-parallela, vedi fig. 214). Dalla reversibilità del percorso dei raggi consegue che ciascuna lente ha due fuochi che si trovano alla stessa distanza dalla lente (quest'ultima vale solo per lenti sottili). Per lenti convergenti sottili e raggi centrali vale quanto segue: leggi sull'immagine:

G > 2F; immagine invertita, ridotta, reale, B > F(Fig. 221).

G = 2F; immagine inversa, uguale, reale, B = F.

F < G < 2F; immagine invertita, ingrandita, reale, B > 2F.

G < F; l'immagine è diretta, ingrandita, immaginaria, - B > F.

A G < F i raggi divergono, si intersecano in continuazione e danno un immaginario

Immagine. La lente funziona come una lente d'ingrandimento (lente).

Le immagini nelle lenti divergenti sono sempre immaginarie, diritte e ridotte (Fig. 223).

(concavo o sparso). Il percorso dei raggi in questi tipi di lenti è diverso, ma la luce viene sempre rifratta, tuttavia per considerarne la struttura e il principio di funzionamento è necessario familiarizzare con i concetti che sono gli stessi per entrambi i tipi.

Se disegniamo le superfici sferiche dei due lati della lente in sfere piene, la linea retta che passa per i centri di queste sfere sarà l'asse ottico della lente. Infatti l'asse ottico passa per il punto più largo di una lente convessa e per il punto più stretto di una concava.

Asse ottico, messa a fuoco dell'obiettivo, lunghezza focale

Su questo asse si trova il punto in cui vengono raccolti tutti i raggi che sono passati attraverso la lente convergente. Nel caso di una lente divergente, è possibile disegnare dei prolungamenti dei raggi divergenti, e quindi otterremo un punto, anch'esso situato sull'asse ottico, dove convergono tutti questi prolungamenti. Questo punto è chiamato fuoco dell'obiettivo.

Una lente convergente ha un fuoco reale e si trova con rovescio dai raggi incidenti, il fuoco di diffusione è immaginario e si trova sullo stesso lato da cui la luce cade sulla lente.

Il punto sull'asse ottico esattamente al centro della lente è chiamato centro ottico. E la distanza dal centro ottico al fuoco dell'obiettivo è la lunghezza focale dell'obiettivo.

La lunghezza focale dipende dal grado di curvatura delle superfici sferiche della lente. Più superfici convesse rifrangeranno maggiormente i raggi e, di conseguenza, ridurranno la lunghezza focale. Se la lunghezza focale è inferiore, questo obiettivo fornirà un ingrandimento dell'immagine maggiore.

Potere ottico della lente: formula, unità di misura

Per caratterizzare il potere di ingrandimento della lente è stato introdotto il concetto di "potere ottico". Il potere ottico di una lente è il reciproco della sua lunghezza focale. Il potere ottico di una lente è espresso dalla formula:

dove D è la potenza ottica, F è la lunghezza focale dell'obiettivo.

L'unità di misura del potere ottico di una lente è la diottria (1 diottria). 1 diottria è la potenza ottica di tale obiettivo, la cui lunghezza focale è di 1 metro. Minore è la lunghezza focale, maggiore sarà il potere ottico, cioè tanto più questo obiettivo ingrandisce l'immagine.

Poiché il fuoco di una lente divergente è immaginario, abbiamo convenuto di considerare la sua lunghezza focale come un valore negativo. Di conseguenza, anche la sua potenza ottica è un valore negativo. Per quanto riguarda la lente convergente, il suo fuoco è reale, quindi sia la lunghezza focale che il potere ottico della lente convergente sono valori positivi.

Lente chiamato corpo trasparente delimitato da due superfici curvilinee (il più delle volte sferiche) o curve e piane. Le lenti si dividono in convesse e concave.

Le lenti in cui il centro è più spesso dei bordi sono chiamate convesse. Le lenti che sono più sottili al centro rispetto ai bordi sono chiamate lenti concave.

Se l'indice di rifrazione della lente è maggiore dell'indice di rifrazione ambiente, quindi in una lente convessa, un raggio parallelo di raggi dopo la rifrazione viene convertito in un raggio discendente. Tali obiettivi sono chiamati assembramento(Fig. 89, a). Se in una lente un raggio parallelo viene trasformato in un raggio divergente, allora queste lenti sono chiamati dispersione(Fig. 89, b). Lenti concave che ambiente esterno funge da aria, si disperdono.

O 1 , O 2 - centri geometrici delle superfici sferiche che delimitano la lente. Dritto O1O2 che collega i centri di queste superfici sferiche è chiamato asse ottico principale. Solitamente consideriamo lenti sottili il cui spessore è piccolo rispetto ai raggi di curvatura delle sue superfici, quindi i punti C 1 e C 2 (vertici del segmento) giacciono vicini tra loro, possono essere sostituiti da un punto O, chiamato centro ottico della lente (vedi Fig. 89a). Viene chiamata qualsiasi linea retta tracciata attraverso il centro ottico dell'obiettivo ad angolo rispetto all'asse ottico principale asse ottico secondario(A1A2B1B2).

Se un raggio di raggi parallelo all'asse ottico principale cade su una lente convergente, dopo la rifrazione nella lente vengono raccolti in un punto F, che viene chiamato fuoco principale dell'obiettivo(Fig. 90, a).

Al fuoco della lente divergente si intersecano le continuazioni dei raggi, che prima della rifrazione erano paralleli al suo asse ottico principale (Fig. 90, b). Il fuoco di una lente divergente è immaginario. Ci sono due focus principali; si trovano sull'asse ottico principale alla stessa distanza dal centro ottico dell'obiettivo su lati opposti.

Il reciproco della lunghezza focale di una lente si chiama suo potenza ottica. Il potere ottico della lente - D.

L'unità del potere ottico di una lente nel SI è la diottria. La diottria è la potenza ottica di una lente con una lunghezza focale di 1 m.

Il potere ottico della lente convergente è positivo, quello della lente divergente è negativo.

Viene chiamato il piano passante per il fuoco principale della lente perpendicolare all'asse ottico principale focale(Fig. 91). Un fascio di raggi incidente su una lente parallela ad un asse ottico secondario viene raccolto nel punto di intersezione di questo asse con il piano focale.

Costruzione dell'immagine di un punto e di un oggetto in una lente convergente.

Per costruire un'immagine in una lente, è sufficiente prendere due raggi da ciascun punto dell'oggetto e trovare il loro punto di intersezione dopo la rifrazione nella lente. È conveniente utilizzare raggi di cui si conosce il percorso dopo la rifrazione nella lente. Quindi, un raggio incidente su una lente parallela all'asse ottico principale, dopo la rifrazione nella lente, passa attraverso il fuoco principale; il raggio che passa attraverso il centro ottico della lente non viene rifratto; il raggio che passa attraverso il fuoco principale della lente, dopo la rifrazione, va parallelo all'asse ottico principale; un raggio incidente sulla lente parallelamente all'asse ottico secondario, dopo la rifrazione nella lente, passa attraverso il punto di intersezione dell'asse con il piano focale.

Lascia che il punto luminoso S giaccia sull'asse ottico principale.

Scegliamo un raggio arbitrario e disegniamo un asse ottico laterale parallelo ad esso (Fig. 92). Il raggio selezionato passerà attraverso il punto di intersezione dell'asse ottico secondario con il piano focale dopo la rifrazione nella lente. Il punto di intersezione di questo raggio con l'asse ottico principale (il secondo raggio) darà un'immagine reale del punto S - S`.

Consideriamo la costruzione dell'immagine di un oggetto in una lente convessa.

Lasciamo che il punto si trovi all'esterno dell'asse ottico principale, quindi l'immagine S` può essere costruita utilizzando due raggi qualsiasi mostrati in Fig. 93.

Se l'oggetto si trova all'infinito, i raggi si intersecheranno nel fuoco (Fig. 94).

Se l'oggetto si trova dietro il doppio punto AF, l'immagine risulterà reale, inversa, ridotta (fotocamera, occhio) (Fig. 95).