Собирающая линза
Линза – прозрачное тело, которое ограничено двумя сферическими поверхностями. Основным свойством линз является способность давать изображения предметов. Они могут быть мнимыми и действительными, перевернутыми и прямыми, уменьшенными и увеличенными. Линейные размеры изображения изменяются в зависимости от расположения предметов.
Увеличение линзы – отношение линейных размеров изображения и предмета. Коэффициент увеличения (К) может быть выражен по формуле: К= u/v, где u является расстоянием от линзы до предмета, а v – расстоянием от линзы до изображения. Коэффициент увеличения является показателем того, насколько линейные размеры предмета больше или меньше размеров изображения.
В науке существуют такие понятия, как собирающая линза и рассеивающая. Первая толще в середине, а у края тоньше, у второй - все наоборот. Линзы характеризуются фокусным расстоянием (от оптического центра до фокуса: у рассеивающей линзы оно является отрицательным, а у собирающей – положительным) и оптической силой, которую измеряют в диоптриях. Фокусное расстояние одной диоптрии составляет 1 метр. Оптическая сила зависит от радиусов кривизны сферических поверхностей линзы, а также материала (показателя его преломления), из которого изготовлена. Она является величиной, обратной фокусному расстоянию.
Собирающая линза имеет следующие отличия от рассеивающей:
Собирает свет.
Края тоньше середины.
Представляет собой совокупность большого числа расширяющихся к середине линзы (а не к краям) треугольных призм.
Фокус линзы (то есть точка пересечения лучей после преломления, расположенная на главной оптической оси), является действительным (а не мнимым), поскольку пересекаются сами лучи, а не их продолжения.
Способна собирать лучи, падающие на поверхность в одной точке, которая расположена с другой стороны линзы.
Собирающая линза может направляться к предмету любой стороной, и лучи при этом будут собираться, поскольку такая линза имеет 2 фокуса. На оптической оси передний и задний фокусы расположены по обе ее стороны на фокусном расстоянии от основных точек линзы.
Материалы для линз
кварцевое стекло. Отличается высокой термостойкостью и пропускной способностью ультрафиолетовых лучей. Также оно инертно ко множеству химических реактивов;
кремний. Этот материал сочетает высокую дисперсию с большим абсолютным значением коэффициента преломления в диапазоне инфракрасного излучения, полной непрозрачностью в видимом диапазоне спектра;
органические полимеры. При помощи литья имеется возможность создания недорогих асферических линз, которые применяются в последнее время все чаще. Мягкие контактные линзы, использующиеся в офтальмологии, изготавливаются из материалов, имеющих бифазную природу. Силикон-гидролиевые линзыблагодаря высокой кислородопроницаемости и сочетанию гидрофильных свойств могут непрерывно использоваться в течение месяца;
другие материалы.
Виды линз
Собирающие линзы подразделяются на 3 вида:
двояковыпуклые;
плоско-выпуклые;
вогнуто-выпуклые.
Рассеивающие линзы также подразделяются на 3 вида:
двояковогнутые;
плоско-вогнутые;
выпукло-вогнутые.
Линзы могут быть простыми, а могут комбинироваться из нескольких - для построения каких-то сложных оптических систем. Систему линз, расположенных на некотором расстоянии, оси которых совпадают, называют центрированной.
Применение линз
Они необходимы для изготовления телескопов, микроскопов, биноклей, фотоаппаратов, проекторов, оптических прицелов и т.д. Линзы активно применяются и в офтальмологии, поскольку необходимы лицам, имеющим такие недостатки зрения, как близорукость и дальнозоркость. Кроме того, одиночная собирающая линза используется в качестве увеличительного стекла.