какая линза имеет большую оптическую силу

Линза. Виды линз. Фокусное расстояние.

теория по физике 🧲 оптика

Мы уже познакомились с явлением преломления света на границе двух плоских сред. Но на практике особый интерес представляет явление преломления света на сферических поверхностях линз.

Линза — прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями.

Какими бывают линзы?

По форме различают следующие виды линз:

Выпуклые линзы тоже имеют разновидности:

Разновидности вогнутых линз:

Тонкая линза

Мы будем говорить о линзах, у которых толщина l = AB намного меньше радиусов сферических поверхностей этой линзы R₁ и R₂. Такие линзы называют тонкими.

Тонкая линза — линза, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусами сферических поверхностей, которыми она ограничена.

Главная оптическая ось тонкой — прямая, проходящая через центры сферических поверхностей линзы (на рисунке она соответствует прямой O₁O₂).

Оптический центр линзы — точка, расположенная в центре линзы на ее главной оптической оси (на рисунке ей соответствует точка О). При прохождении через оптический центр линзы лучи света не преломляются.

Побочная оптическая ось — любая другая прямая, проходящая через оптический центр линзы.

Изображение в линзе

Подобно плоскому зеркалу, линза создает изображения источников света. Это значит, что свет, исходящий из какой-либо точки предмета (источника), после преломления в линзе снова собирается в точку (изображение) независимо от того, какую часть линзы прошли лучи.

Оптическое изображение — картина, получаемая в результате действия оптической системы на лучи, испускаемые объектом, и воспроизводящая контуры и детали объекта.

Практическое использование изображений часто связано с изменением масштаба изображений предметов и их проектированием на поверхность (киноэкран, фотоплёнку, фотокатод и т. д.). Основой зрительного восприятия предмета является его изображение, спроектированное на сетчатку глаза.

Изображения разделяют на действительные и мнимые. Действительные изображения создаются сходящимися пучками лучей в точках их пересечения (см. рисунок а). Поместив в плоскости пересечения лучей экран или фотоплёнку, можно наблюдать на них действительное изображение.

Если лучи, выходящие из оптической системы, расходятся, но если их мысленно продолжить в противоположную сторону, они пересекутся в одной точке (см. рисунок б). Эту точку называют мнимым изображением точки-объекта. Она не соответствует пересечению реальных лучей, поэтому мнимое изображение невозможно получить на экране или зафиксировать на фотоплёнке. Однако мнимое изображение способно играть роль объекта по отношению к другой оптической системе (например, глазу или собирающей линзе), которая преобразует его в действительное.

Собирающая линза

Обычно линзы изготавливают из стекла. Все выпуклые линзы являются собирающими, поскольку они собирают лучи в одной точке. Любую из таких линз условно можно принять за совокупность стеклянных призм. В воздухе каждая призма отклоняет лучи к основанию. Все лучи, идущие через линзу, отклоняются в сторону ее главной оптической оси.

Если на линзу падают световые лучи, параллельные главной оптической оси, то при прохождении через нее они собираются на одной точке, лежащей на оптической оси. Ее называют главным фокусом линзы. У выпуклой линзы их два — второй главный фокус находится с противоположной стороны линзы. В нем будут собираться лучи, которые будут падать с обратной стороны линзы.

Главный фокус линзы обозначают буквой F.

Фокусное расстояние — расстояние от главного фокуса линзы до их оптического центра. Оно обозначается такой же букой F и измеряется в метрах (м).

В однородных средах главные фокусы собирающих линз находятся на одинаковом расстоянии от оптического центра.

Пример №1. Что произойдет с фокусным расстоянием линзы, если ее поместить в воду?

Вода — оптически более плотная среда, поэтому преломленные лучи будут располагаться ближе к перпендикуляру, восстановленному к разделу двух сред. Следовательно, фокусное расстояние увеличится. На рисунке лучам, выходящим из линзы в воздухе, соответствуют красные линии. Лучам, выходящим из линзы в воде — зеленые. Видно, что зеленые линии больше приближены к перпендикуляру, восстановленному к разделу двух сред, что соответствует закону преломления света.

Направим три узких параллельных пучка лучей от осветителя под углом к главной оптической оси собирающей линзы. Мы увидим, что пересечение лучей произойдет не в главном фокусе, а в другой точке (рисунок а). Но точки пересечения независимо от углов, образуемых этими пучками с главной оптической осью, будут располагаются в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси линзы и проходящей через главный фокус (рисунок б). Эту плоскость называют фокальной плоскостью.

Поместив светящуюся точку в фокусе линзы (или в любой точке ее фокальной плоскости), получим после преломления параллельные лучи.

Если сместить источник дальше от фокуса линзы, лучи за линзой становятся сходящимися и дают действительное изображение.

Когда же источник света находится ближе фокуса, преломленные лучи расходятся и изображение получается мнимым.

Рассеивающая линза

Вогнутые линзы обычно являются рассеивающими (лучи, выходя из них, не собираются, а рассеиваются). Это бывает если, поместить вогнутую линзу в оптически менее плотную среду по сравнению с материалом, из которого изготовлена линза. Так, стеклянная линза в воздухе является рассеивающей.

Если направить на вогнутую линзы световые лучи, являющиеся параллельными главной оптической оси, то образуется расходящийся пучок лучей. Если провести их продолжения, то они пересекутся в главном фокусе линзы. В этом случае фокус (и изображение в нем) является мнимым. Этот фокус располагается на фокусном расстоянии, равном F.

Другой мнимый фокус находится по другую сторону линзы на таком же расстоянии при условии, что среда по обе стороны линзы одинаковая.

Оптическая сила линзы

Оптическая сила линзы — величина, характеризующая преломляющую способность симметричных относительно оси линз и центрированных оптических систем, состоящих из таких линз.

Обозначается оптическая сила линзы буквой D. Единица измерения — диоптрий (дптр). Оптической силой в 1 дптр обладает линза с фокусным расстоянием 1 м.

Оптическая сила линзы равна величине, обратной ее фокусному расстоянию:

На рисунке показан ход двух лучей от точечного источника света А через тонкую линзу. Какова приблизительно оптическая сила этой линзы?

Источник

Самостоятельная работа по физике Линзы. Оптическая сила линзы 8 класс

Вариант 1

1. Какие тела называют линзами?

2. Две линзы (рис. 125) сделаны из одинакового стекла.

У какой из них больше фокусное расстояние; оптическая сила? Ответ поясните.

3. Какая из линз, имеющих фокусные расстояния 10, 15 и 30 см, обладает наибольшей оптической силой?

Вариант 2

1. Сколько фокусов имеет собирающая линза? Как они расположены относительно линзы?

2. В каком ящике (рис. 126) находится собирающая линза, а в каком — рассеивающая?

3. Оптические силы линз равны 2 и 4 дптр. Какая из этих линз имеет большее фокусное расстояние?

Ответы на самостоятельную работу по физике Линзы. Оптическая сила линзы 8 класс
Вариант 1
1. Линзами называют прозрачные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями.
2. Большее фокусное расстояние у линзы 1, так как линзы с более выпуклыми поверхностями преломляют лучи сильнее, чем линзы с меньшей кривизной. Большая оптическая сила у линзы 2, так как оптическая сила обратно пропорциональна фокусному расстоянию.
3. Наибольшей оптической силой обладает линза с фокусным расстоянием 10 см, так как оптическая сила обратно пропорциональна фокусному расстоянию.
Вариант 2
1. Собирающая линза имеет два фокуса — по одному с каждой стороны линзы.
2. В первом ящике находится рассеивающая линза, во втором собирающая.
3. Большее фокусное расстояние имеет линза с оптической силой 2 дптр, так как оптическая сила обратно пропорциональна фокусному расстоянию.

Источник

Тест Линзы. Оптическая сила линзы 8 класс

Тест Линзы. Оптическая сила линзы 8 класс с ответами. Тест включает 16 заданий.

1. Линзой называют

1) прозрачное тело, имеющее с двух сторон гладкие поверхности
2) тело, стороны которого отполированы и округлены
3) прозрачное тело, ограниченное сторонами, которые представляют собой сферические поверхности
4) любое тело с гладкими изогнутыми поверхностями

2. Какие линзы называют вогнутыми, какие — выпуклыми?

1) вогнутыми — те, у которых края толще, чем середина, выпуклыми — у которых края тоньше, чем середина
2) вогнутыми — у которых края тоньше, чем середина, выпуклыми — у которых края толще, чем середина
3) вогнутыми — тела с поверхностями, обращенными внутрь, выпуклыми — с поверхностями, обращенными наружу

3. Чем примечательна точка на оптической оси выпуклой линзы, называемая фокусом?

1) тем, что в ней собираются все преломляемые линзой лучи
2) тем, что в ней пересекаются преломленные линзой лучи, направленные на нее параллельно оптической оси
3) тем, что в этой точке пересекаются все лучи, прошедшие сквозь середину линзы
4) тем, что в ней пересекаются все лучи, прошедшие сквозь края линзы

4. Какая линза служит собирающей свет, какая — рассеивающей?

1) Все линзы, преломляя лучи, концентрируют (собирают) их
2) Большинство линз — собирающие, некоторые — рассеивающие
3) Собирающими являются вогнутые линзы, рассеивающими — выпуклые
4) Собирающие — это выпуклые линзы, рассеивающие — вогнутые

5. На рисунке схематично изображено несколько линз. Какая из них — рассеивающая?

6. Сколько фокусов имеет собирающая линза? Как они расположены относительно линзы?

1) два; на оптической оси симметрично по обе стороны линзы
2) один; на оптической оси перед линзой
3) один; на оптической оси за линзой
4) два; за линзой на разных расстояниях от нее

7. Есть ли фокусы у рассеивающей линзы?

8. На каком рисунке расположение фокусов собирающей линзы показано правильно?

9. У какой из нарисованных здесь линз фокусное расстояние наибольшее? наименьшее?

10. Может ли фокус линзы находиться с той стороны, с какой падает на нее свет?

1) да, если поверхности линзы имеют очень большую кривизну
2) нет, так как параллельные лучи света могут пересечься только в случае преломления, т.е. пройдя линзу
3) да, если линза — рассеивающая, т.е. фокус — мнимый
4) вопрос не имеет однозначного ответа

11. Если фокусное расстояние одной линзы длиннее, чем другой, то какая из них даст большее увеличение?

1) длиннофокусная
2) короткофокусная
3) обе дадут одно и то же увеличение

12. Какая из линз, имеющих фокусные расстояния 15 см, 20 см и 25 см, обладает наибольшей оптической силой?

1) с F = 15 см
2) с F = 20 см
3) с F = 25 см

13. По какой формуле рассчитывают оптическую силу линзы?

14. В каких единицах измеряют оптическую силу линзы?

1) омах
2) вольтах
3) калориях
4) диоптриях

15. Определите оптические силы линз, фокусные расстояния которых 25 см и 50 см.

1) 0,04 дптр и 0,02 дптр
2) 4 дптр и 2 дптр
3) 1 дптр и 2 дптр
4) 4 дптр и 1 дптр

16. Оптические силы линз равны 5 дптр и 8 дптр. Каковы их фокусные расстояния?

1) 2 м и 1,25 м
2) 20 см и 12,5 см
3) 2 см и 1,25 см
4) 20 м и 12,5 м

Ответы на тест Линзы. Оптическая сила линзы 8 класс
1-3
2-1
3-2
4-4
5-3
6-1
7-3
8-2
9-1
10-3
11-2
12-1
13-2
14-4
15-2
16-2

Источник

Какая линза имеет большую оптическую силу

Диоптрия происходит с греческого и переводится как «видящий насквозь». Само понятие было открыто Альваром Гульстрандом – офтальмологом из Швеции. Оно обозначает единицу оптической силы, выпуклых и вогнутых зеркал, обозначаются эти единицы в диоптриях.

Величина главного фокусного расстояния вымеряется в метрах, и она равна оптической силе, которая выражается в диоптриях.

Сила рефракций линз измеряется диоптриями (dioptre). Оптическая сила линзы, которая фокусирует на дистанции один метр параллельные лучи, которые проходят через линзу, равняется одной диоптрии. Если линзы более сильные, то они фокусируют световые лучи в точках, которые находятся на меньшей дистанции, чем один метр. Их оптическая сила более высокая.

Оптическая сила линзы измеряется диоптрией. Оптическая сила может фокусировать параллельные лучи в заданной точке, которая находится на дистанции один метр, но прежде она проходит сквозь двояковыпуклую линзу.

Многое зависит от силы линзы. Если она сильнее, то фокусировать лучи она будет в более близких точках. Если она слабее, то фокусирование будет на более дальних расстояниях. Следовательно, она будет иметь большую оптическую силу.

Когда речь идет об оптической системе глаза, то специалисты употребляют такой термин как «рефракции». Это преломляющая оптической системы глаза, которую измеряют в диоптриях.

Хрусталики – двояковыпуклые линзы имеющие переменную кривизну. Таким образом, они получают способность к аккомодации.

Если зрение хорошее, глаз человека имеет способность к аккомодации в 14 диоптрий. С годами цифра становится меньшей, а после 65 лет почти приравнивается к нулю.

Когда хрусталик изменяется, он начинает терять кривизну или она просто уменьшается, острота зрения тоже ухудшается. Ее необходимо повышать при помощи средств контактной коррекции.

Контактная оптика имеет оптическую силу, которой она компенсирует утраченную оптическую силу хрусталика. Благодаря этому пользователь может нормально видеть, хорошо различать предметы.

Если острота зрения равна единице, то человек может прочесть самую мелкую строчку, которая есть в таблице Головина-Сивцева, таблица должна быть на расстоянии пяти метров. Так как сила линз выражается в диоптриях, то когда острота зрения становится максимальной, офтальмолог дает оценку степени нарушения зрения.

И преломляющая сила вогнутых линз, и двояковыпуклых выражается в диоптриях. Выпуклые линзы дают компенсацию преломления, опираясь на которую можно определить, какая преломляющая сила вогнутых линз.

Параллельное направление пучков лучей восстанавливается вогнутой линзой, в то время, когда выпуклая линза, имеющая силу один диоптрий, преломляет их. Оптическая сила в один диоптрий вогнутой линзы имеет знак минус. Пучок параллельных лучей рассеивается ровно на столько, на сколько может собрать линза, имеющая оптическую силу в плюс один диоптрий.

Источник

Содержание:

Линзы:

На уроках природоведения вы. наверное, пользовались микроскопом. Кое-кто из ваших друзей (а может, и вы сами) имеет очки. Вероятнее всего, большинство из вас знакомы с биноклем, зрительной тру бой, телескопом. У всех этих приборов есть общее: их основной частью является линза.

Равные виды линз

Линзой (сферической*) называют прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями (в частности, одна из поверхностей может быть плоскостью). По форме линзы делятся на выпуклые (рис. 3.50) и вогнутые (рис. 3.51).

Если толщина линзы d во много раз меньше радиусов

Обычно выпуклые линзы являются собирающими: параллельные лучи, которые падают на собирающую линзу, пройдя сквозь нее, пересекаются в одной точке (рис. 3.53).

Вогнутые линзы чаще всего бывают рассеивающими: параллельные лучи после прохождения сквозь рассеивающую линзу выходят расходящимся пучком (рис. 3.54).

Линзы также бывают цилиндрическими, но встречаются такие линзы редко.

Характеристики линз

Проведем прямую, которая проходит через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу. Эту прямую называют главной оптической осью линзы. Точку линзы, которая расположена на главной оптической оси и через которую луч света проходит, не изменяя своего направления, называют оптическим центром линзы (рис. 3.55). На рисунках оптический центр линзы обычно обозначают буквой О.

Точку, в которой собираются после преломления лучи, параллельные главной оптической оси собирающей линзы, называют действительным фокусом собирающей линзы (рис. 3.56).

Если пучок лучей, параллельных главной оптической оси, направить на рассеивающую линзу, то после преломления они выйдут расходящимся пучком.

Однако их продолжения соберутся в одной точке на главной оптической оси линзы (рис. 3.57). Эту точку называют мнимым фокусом рассеивающей линзы.

На рисунках фокус линзы обозначают буквой F.

Расстояние от оптического центра линзы до фокуса называют фокусным расстоянием линзы.

Фокусное расстояние обозначается символом F и измеряется в метрах. Фокусное расстояние собирающей линзы договорились считать положительным (F>0), а рассеивающей — отрицательным (F 2F. Будем передвигать экран до тех пор, пока не увидим на нем четкое изображение пламени свечи. Чем оно отличается от изображения, которое мы увидим в зеркале, поместив перед ним эту же свечу? Во-первых, оно уменьшенное, во-вторых, перевернутое. Ио самое главное, что это изображение, в отличие от мнимого изображения в зеркале, реально существует. На экране концентрируется энергия света. Чувствительный термометр, помещенный в изображение пламени свечи, покажет повышение температуры. Поэтому полученное в линзе изображение называют действительным, в отличие от мнимых изображений, наблюдаемых в плоском зеркале.

Подтвердим сказанное построением (рис. 271, б). Для получения изображения точки А достаточно использовать два луча, ход которых после преломления в линзе известен. Луч 1 идет параллельно главной оптической оси и после преломления в линзе проходит через главный фокус. Луч 2 идет через оптический центр и не меняет своего направления после прохождения сквозь линзу. Точка А’, являющаяся пересечением прошедших линзу лучей и 2′, есть действительное изображение точки А. Заметим, что через точку А пройдет и любой другой преломленный луч идущий от точки А, благодаря чему энергия, излученная точкой А пламени свечи, будет сконцентрирована в точке А’.

Продолжим опыт. Поставим свечу на расстоянии d = 2F. Перемещая экран, мы увидим на нем действительное, перевернутое изображение пламени свечи, но размер его будет равен размеру пламени самой свечи (рис. 272). Сделайте сами построение изображения для этого случая.

Передвигая свечу ближе к линзе (F 0 является собирающей (положительной), а с F

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник