Фокус лінзи. Переломлюються сила діоптрій

відстань від опуклою лінзи до точки, в якій фокусуються проходять через неї паралельні промені, називають фокусною довжиною лінзи.
У середній частині малюнка входять в опуклу лінзу світлові промені не паралельні, а розходяться, тому що точкове джерело світла розташований недалеко від лінзи. Як видно на малюнку, ці промені спрямовані назовні від їх джерела і фокусуються на іншій відстані від лінзи, ніж в разі паралельних променів. Іншими словами, коли промені світла входять в опуклу лінзу вже розходяться, відстань до точки фокуса з іншого боку лінзи більше її фокусної довжини для паралельних променів.

У нижній частині малюнку показані розходяться світлові промені, проходять через опуклу лінзу, кривизна якої набагато більше кривизни двох попередніх лінз. У цьому випадку відстань від лінзи до точки, де світлові промені сходяться в фокусі, так само фокусної довжині в верхній частині малюнка, де лінза менш опукла, але промені, що входять до неї, паралельні. Це показує, що і паралельні, і розходяться промені можуть фокусуватися на одному і тому ж відстані від лінзи за умови, що змінюється її кривизна.

відношення між фокусної довжиною лінзи, відстанню до точкового джерела світла і відстанню до точки фокуса висловлюють наступною формулою: 1 / f = 1 / a + 1 / b, де f - фокусна довжина лінзи для паралельних променів, а - відстань від лінзи до точкового джерела світла, b - відстань до точки фокусу з іншого боку лінзи.

На малюнку показана опукла лінза з двома точковими джерелами світла зліва. Оскільки через центр опуклою лінзи світлові промені проходять без заломлення, то промені кожного точкового джерела світла на протилежній стороні лінзи потрапляють в точку фокусу, яка розташована безпосередньо на лінії, що проходить від джерела світла через центр лінзи.

Фактично будь-який об`єкт, поміщений перед лінзою, являє собою мозаїку точкових джерел світла. Деякі з цих крапок, що світяться дуже яскраві, інші дуже слабкі, крім того, вони різні за кольором. Промені від кожного точкового джерела світла потрапляють на протилежному боці лінзи в окремий точковий фокус по лінії, що проходить від джерела через центр лінзи. Якщо аркуш паперу помістити за лінзою на рівні її фокусної відстані, можна побачити перевернуте зображення об`єкта. Саме таким чином лінза фотокамери фокусує зображення на плівці.

Переломлюються сила - діоптрій

Чим сильніше відхиляються проходять через лінзу світлові промені, тим більше переломлюються сила лінзи. Ця сила вимірюється в особливих одиницях, званих діоптріями. Переломлюються сила опуклою лінзи в діоптріях дорівнює частці від ділення 1 м на фокусна відстань лінзи. Отже, як показано на малюнку, опукла сферична лінза з фокусною відстанню 1 м має здатність заломлення силу, рівну +1 дптр. Лінза, здатна заломлювати паралельні світлові промені вдвічі сильніше, має силу +2 дптр, а її фокусна відстань становить 0,5 м. Лінза, що збирає паралельні світлові промені у фокусі на відстані 10 см (0,1 м) від лінзи, має здатність заломлення силу +10 дптр.

Заломлення силу увігнутих лінз не можна виразити в одиницях фокусної довжини, оскільки промені світла розходяться, а не фокусуються в одній точці. Однак якщо увігнута лінза розводить світлові промені в тій же мірі, як опукла лінза силою в +1 дптр зводить їх, кажуть, що така увігнута лінза має диоптрическую силу -1. Аналогічно, якщо увігнута лінза розводить світлові промені настільки, наскільки лінза +10 дптр зводить їх, кажуть, що ця лінза має силу, рівну -10 дптр.

увігнуті лінзи нейтралізують здатність заломлення силу опуклих лінз. Так, розміщення увігнутою лінзи силою -1 дптр безпосередньо перед опуклою лінзою силою +1 дптр призводить до системи лінз з нульовою заломлюючої силою.

Сили циліндричних лінз обчислюються так само, як сили сферичних лінз, але необхідно також вказати положення осі циліндричної лінзи. Якщо лінія фокуса циліндричної лінзи для паралельних променів світла розташована на відстані 1 м від лінзи, її заломлююча сила дорівнює +1 дптр. Навпаки, увігнута циліндрична лінза, розводяща світлові промені настільки ж ефективно, як опукла лінза силою +1 дптр фокусує їх, має здатність заломлення силу -1 дптр. Якщо фокусна лінія горизонтальна, кажуть, що положення осі лінзи 0 °. Якщо фокусна лінія вертикальна, положення осі лінзи 90 °.