Глава 3. Оптика

Модель 3.4.  Тонкая линза

Линзой называют прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми и перевернутыми, действительными и мнимыми, увеличенными и уменьшенными.

Положение изображения и его характер можно определить с помощью геометрических построений. Для этого используются стандартные лучи, проходящие через оптический центр линзы или один из ее фокусов. Тонкая линза имеет два симметрично расположенных фокуса, через которые проходят параллельные пучки лучей (или их продолжений) после преломления в линзе. Фокусным расстояниям линз приписывают определенные знаки – у собирающих линз F > 0, у рассеивающих линз F < 0.

Изображение можно рассчитать по формуле линзы

Здесь d – расстояние от предмета до линзы, f – расстояние от линзы до изображения. Величину (1 / F) называют оптической силой линзы. Оптическую силу линзы выражают в диоптриях (м^–1).

Отношение линейных размеров изображения и предмета называют линейным увеличением Γ. Для тонкой линзы линейное увеличение Γ = –(f / d). Для прямого изображения Γ > 0, для перевернутого Γ < 0.

Компьютерная модель позволяет создавать на экране дисплея тонкие собирающие и рассеивающие линзы с различной оптической силой. Модель строит изображение с помощью пары стандартных лучей и определяет положение изображения и его характер, а также линейное увеличение. Положение предмета относительно линзы можно изменять с помощью соответствующего контрола, или непосредственно с помощью мыши. Установив курсор на оптический центр линзы, и кликнув мышью, можно перемещать по экрану всю систему в целом: предмет, его изображение и саму линзу.