|
|
|
|
Линзы
Уважаемый слушатель, Вам предлагается изучить тему "Линзы". Тема состоит из трех уроков. Также вы сможете проверить свои знания выполнив тест самоконтроля и задания самостоятельной работы.
Перед тем как приступить к изучению темы Вам, уважаемый слушатель, предлагается познакомиться с общими положениями, узнать основные параметры линзы, каковы основные недостатки линз и как с ними бороться.
Линза — это прозрачное стеклянное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями с радиусами кривизны R1 и R2 . Одна из поверхностей линзы может быть плоской.
По форме ограничивающих поверхностей различают шесть типов линз:
Вогнутые Выпуклые
- Двояковогнутая
- Двояковыпуклая
- Плосковогнутая
- Плосковыпуклая
- Выпукло - вогнутая
- Вогнуто-выпуклая
Основные параметры линзы
Главная оптическая ось - прямая, на которой лежат центры обеих сферических поверхностей линзы.
Точка О - оптический центр линз.
Прямая, проходящая через точку О, называется побочной оптической осью.
Плоскость, проходящую через центр линз перпендикулярно главной оптической оси, называют главной плоскостью линзы
Пучок света, направленный на собирающую линзу параллельно побочной оптической оси, собирается в побочном фокусе. Все побочные фокусы лежат на фокальной плоскости, проходящей через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси. У рассеивающей линзы можно построить мнимые фокальные плоскости.
Недостатки линз:
Реальным линзам свойственны некоторые дефекты. Один из них — сферическая аберрация, с которой мы встречались при рассмотрении сферического зеркала (см. тема 2, заняти 2). Она заключается в том, что выпуклая линза лучи, отстоящие далеко от главной оптической оси, собирает в точке (фокусе), расположенной ближе к линзе, чем близко прилегающие лучи;
у вогнутой линзы — аналогичная картина.
Способы борьбы:
-
использование параксиальных пучков. Для этого линзу диафрагмируют, пропуская через нее более узкий пучок. Но этим уменьшается энергия пучка и освещенность изображения;
-
у собирающих и рассеивающих линз оптическая сила имеет противоположные знаки. Можно подобрать такую пару линз, чтобы их аберрации скомпенсировались.
Вторым серьезным дефектом линз является хроматическая аберрация.
Из-за дисперсии в линзе происходит разложение белого света в спектр.
При этом красные лучи, преломляясь слабее, фокусируются дальше от центра линзы; синие и фиолетовые, преломляясь сильнее, фокусируются ближе. В результате хроматической аберрации изображение в линзе оказывается размытым и окрашенным.
Исправить хроматическую аберрацию можно с помощью двойной линзы, подобрав различные сорта стекла с разной дисперсией. Линзы, в которых устранена хроматическая аберрация, называются ахроматами (от греч. a (an)—не и chroma — цвет). Такие линзы используются в качестве объективов телескопов — рефракторов, хороших биноклей, простейших фотоаппаратов и т. п.
Значительные аберрации возникают также при падении на линзу лучей под большим углом к оптической оси. Устранение этих аберраций возможно путем подбора системы из нескольких (до десятка) линз, каждая из которых компенсирует недостатки другой.
