Рефераты по Физике

Геометрическая оптика

Страница 5

рис2

волны ОА, дошедший в первой среде до поверхности раздела SS в точке

О1 отстоит от поверхности раздела SS в точке 03 на величину пути АВ. Согласно принципу Гюйгенса падающая на поверхность SS волна 01А возбуждает во второй среде вторичные элементарные волны, кото­рые из каждой точки поверхности SS распространяются в виде сфе­рических волн /, //, /7/, . . Складываясь между собой, вторичные волны дают плоские волны, один из фронтов которых ВС показан на рисунке 2. За время t точка А фронта ОА в первой среде прой­дет путь АВ = V1t, а волна из точки Ог за это же время пробежит во второй среде путь O1C = V2t .Из рисунка видно, что

AB

SIN I= ------

OB

O1C

SIN I= ------

O1 B следовательно SIN i AB V1t

------ = ----- =

SIN i O1C V2t

Следовательно

V1

----- = n1,2

V2

Где n- абсолютные показатели преломления веществ.

ЛИНЗЫ

Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное криволинейными по­верхностями. Простейшая линза сферическая. Преломление лучей при про­хождении их через линзу строго определяется законами преломления. Расчеты, проводимые на основании этих законов показывают, что линзы можно разде­лить на два типа: собирающие ни рассеивающие

Рассмотрим тонкую линзу, т. е. линзу, максимальная толщина которой зна­чительно меньше ее радиусов кривизны (рис. 3). Главной оптической осью

называется прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, огра­ничивающих линзу. Радиусы этик сфер называются радиусами кривизны, Фоку­сом линзы называется точка пересечения F преломленных линзой лучей, пада­ющих параллельно равной оптической оси. Плоcкость, проходящая через фокус перпендикулярно главной оптической оси, называется фокальной плоскостью. Оптическим центром линзы называется точка, при прохождении через которую любой луч преломляется таким образом, что направление его распространения не изменяется. Оптический центр — это точка пересечения главной оптической оси с тонкой линзой. Другие прямые, проходящие через

 

.

рис3

 

рис4

оптический центр лин­зы, называются побочными оптическими осями. Расстояние между оптическим центром линзы и фокусом называется фокусным расстоянием. Очевидно, что фокусное расстояние является величиной положительной.

Лучи, параллельные побочной оптической оси, собираются в фокальной плос­кости, в точке ее пересечения побочной оптической осью (точка М),

У рассеивающей линзы фокус мнимый. Параллельный пучок лучей, падаю­щих на линзу, рассеивается. Пересекаются продолжения этих лучей (рис. 4).

Все изложенное относится к идеальным оптическим системам и справедли­во в достаточно узком параксиальном пучке лучей, т. е. лучей, образующих с главной оптической осью малый угол.

Величина, обратная фокусному расстоянию (выраженному в метрах), назы­вается оптической силой линзы:

D=1/F (дп)

Которая измеряется в диоптриях: 1 дп — это оптическая сила такой линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м. -

Отметим, что форма линзы не определяет того, будет линза собирающей или рассеивающей. Выпуклая линза, помещенная в среду с большей оптической плотностью, будет рассеивать лучи.

Фокусное расстояние и оптическая сила линзы определяются радиусами кри­визны ее сферических поверхностей. Формула, связывающая эти величины, име­ет вид

D=(n-1)(1/R1+1/R2)

D=+1/F

рис5

Для выпуклой линзы R1 и R2 > 0. Тогда, если n > 1, то D > 0, т. е. линза собирающая, если же n < 1, то D < 0, линза рассеивающая, где n = nл/ncp — отношение показателей преломления линзы и среды. Радиус кривизна считает­ся положительным для выпуклых поверхностей и отрицательным для вогнутых (рис. 5.). Для двояковогнутой линзы R1 и R2< 0. Тогда, если n > 1, то D < О, т. е. линза рассеивающая, если n< 1, то D > 0, и линза собирающая.

Построение изображений в линзах

Изображение точечного источника — это точка, в которой собираются лучи от источника, преломленные в линзе. Если после преломления лучи, идущие от источника, пересекаются в некоторой точке, то такое изображение называется действительным; если после преломления в линзе лучи расходятся, а пересека­ются их продолжения, то такое изображение называется мнимым.

Пусть точечный источник света помещен на главной оптической оси соби­ рающей линзы (рис. 6,а). Луч, идущий от источника вдоль главной оптиче­- ской оси, не преломляется. Возьмем некоторый произвольный лучOA. Чтобы найти, каким образом он преломляется, проведем побочную оптическую ось па­ раллельно SA. Она пересекает фокальную плоскость в точке A1. Очевидно,ччто преломленный луч SA пересекает фокальную плоскость в той же точке. Пере­ сечение двух лучей S0 и AA1 дает изображение в точке S'. Изображение S' источника S в любой оптической системе - это точка, в которой пересекаются все лучи, исходящие из источника S, после прохождения лучами оптической системы. Следовательно, для построения изображения достаточно найти точку пересечения двух любых лучей. Изображение в данном случае действитель­ ное.

Пусть источник находится в некоторой произвольной точке S (рис 6,б ). Возьмем два луча: луч S0 проходит, не преломляясь, через оптический центр линзы, луч SA параллелен главной оптической оси. После преломления в линзе этот луч проходит через фокус линзы. Точка пересечения лучей S' - действи­тельное изображение источника S.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6