Параллельный пучок и фокус
Выбери линзу и фокусное расстояние. Сопоставь направление лучей и оптическую силу.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Тонкая линза в воздухе, параксиальная геометрическая модель. D = 1/F, F в метрах; знак F определяется типом линзы.
Две поверхности и тонкая модель
Линза — прозрачное тело с криволинейными поверхностями или с одной криволинейной и одной плоской поверхностью. Свет преломляется при входе и выходе. Совместное действие поверхностей изменяет пучок.
Тонкой называют линзу, толщиной которой можно пренебречь по сравнению с другими характерными размерами задачи. В модели преломление условно изображают в одной плоскости. Луч через оптический центр тонкой линзы считают не меняющим направления.
Материал и форма
Определяют действие линзы
Оптический центр O
Опорная точка тонкой модели
Главная ось
Линия симметрии системы
Тонкая линза — модель, упрощающая действие двух преломляющих поверхностей.
Любая выпуклая линза всегда собирающая?
Для обычного стекла в воздухе выпуклая линза обычно собирающая. В другой окружающей среде действие зависит от соотношения показателей преломления, поэтому форма без условий недостаточна.
Собирающая и рассеивающая
Собирающая линза превращает параллельный главной оси пучок в сходящийся. В тонкой параксиальной модели лучи пересекаются в главном фокусе. Рассеивающая делает пучок расходящимся; в фокусе пересекаются продолжения вышедших лучей.
У линзы есть фокус с каждой стороны. Для одинаковой среды по обе стороны расстояния до них одинаковы. Точка F и фокусное расстояние F в школьных записях обозначаются сходно, поэтому следи за контекстом.
| Линза | После преломления | Главный фокус |
|---|---|---|
| Собирающая | Лучевые линии сходятся | Действительный |
| Рассеивающая | Лучи расходятся | Мнимый |
Тип линзы определяется её действием на параллельный пучок.
За рассеивающей линзой лучи пересекаются в фокусе?
Нет. Пересекаются только их продолжения на стороне падающего пучка. Реальный свет после линзы расходится.
Преломление света линзой
Линза организует сходящийся или расходящийся пучок в зависимости от своих свойств.
白露为霜 at Chinese Wikipedia · Public domain · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Исторические очки из музейной коллекции
Очковые линзы используют заданную оптическую силу; форма оправы не определяет её.
Creator:Hood and Tobey · CC0 · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Оптическая сила
Оптическая сила D = 1/F, где фокусное расстояние выражено в метрах. Единица — диоптрия: 1 дптр = 1 м⁻¹. Для собирающей линзы D и F положительны, для рассеивающей — отрицательны в принятой системе знаков.
Если F = 0,25 м, D = +4 дптр. Если F = −0,50 м, D = −2 дптр. Чем меньше модуль фокусного расстояния, тем больше модуль оптической силы и тем сильнее линза меняет параллельный пучок.
D = 1/F
F обязательно в метрах
F = +0,25 м
D = +4 дптр
F = −0,50 м
D = −2 дптр
Оптическая сила обратно пропорциональна фокусному расстоянию.
Почему нельзя вычислять 1/25 для линзы с F = 25 см и назвать ответ диоптриями?
Сначала нужно перевести 25 см в 0,25 м. Диоптрия соответствует обратному метру, а не обратному сантиметру.
Фокус и безопасное наблюдение
В модели меняй тип линзы и |F|. У собирающей фокус приближается при росте оптической силы, у рассеивающей меняется точка пересечения продолжений. Цвета помогают различать реальные лучи и пунктирные продолжения.
Не направляй линзы на Солнце для наблюдения глазом: концентрация света опасна. Схема заменяет такой опыт. Для реальных исследований используют предусмотренный учителем источник и экран.
Выбери тип
Сходящийся или расходящийся пучок
Прочитай F
Расстояние от центра до фокуса
Переведи в метры
Подготовь расчёт
Вычисли D
Сохрани знак линзы
Для расчёта оптической силы важны и единица длины, и знак.
Где фокус у линзы +5 дптр?
F = 1/5 = 0,20 м = 20 см. Это собирающая линза в принятой системе обозначений.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 8 класс», § 37. Тема и содержание сверены с файлом «8 класс. Физика — § 37. Оптическая сила линзы.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.