Плоское зеркало.

Простейшим оптическим устройством, способным создавать изображение предмета, является плоское зеркало. Изображение предмета, даваемое плоским зеркалом, формируется за счет лучей, отраженных от зеркальной поверхности. Это изображение является мнимым, так как оно образуется пересечением не самих отраженных лучей, а их продолжений за плоскость зеркала (рис 16.2).

Рис.16.2. Ход лучей при отражении от плоского зеркала

Рис.16.3. Собирающие (a) и рассеивающие (b) линзы и их изображения на схемах.

 

Вследствие закона отражения света мнимое изображение предмета располагается симметрично относительно зеркальной поверхности. Используя закон отражения света можно доказать, что изображение точки будет удалено от плоскости зеркала на расстояние, равное расстоянию от точки до зеркала. Отсюда ясно, что размер изображения равен размеру самого предмета.

§ 25. Линза. Построение изображения в линзе.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой.

Линзы входят в состав практически всех оптических приборов. Линзы бывают собирающими и рассеивающими. Собирающая линза в середине толще, чем у краев, рассеивающая линза, наоборот, в средней части тоньше (рис. 16.3).

Прямая, проходящая через центры кривизны O₁ и O₂ сферических поверхностей линзы (рис. 16.4), называется главной оптической осью линзы. В случае тонких линз приближенно можно считать, что главная оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, которую принято называть оптическим центром линзы O. Луч света проходит через оптический центр линзы, не отклоняясь от первоначального направления. Все прямые, проходящие через оптический центр, называются побочными оптическими осями.

Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. У тонкой линзы имеются два главных фокуса, расположенных симметрично на главной оптической оси относительно линзы. У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые. Пучки лучей, параллельных одной из побочных оптических осей, после прохождения через линзу также фокусируются в точку F', которая расположена при пересечении побочной оси с фокальной плоскостьюФ, то есть плоскостью, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главный фокус (рис.16.4). Расстояние между оптическим центром линзы O и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначаетcя той же буквой F.

 

Рис.16.4. Преломление параллельного пучка лучей в собирающей (a) и рассеивающей (b) линзах. Точки O1 и O2 – центры сферических поверхностей, O1O2 – главная оптическая ось, O – оптический центр, F – главный фокус, F' – побочный фокус, OF' – побочная оптическая ось, Ф – фокальная плоскость

Основное свойство линз – способность создавать изображения предметов. Изображения бывают прямыми и перевернутыми, действительными и мнимыми, увеличенными и уменьшенными. Положение изображения и его характер можно определить с помощью так называемых особенных лучей.

1-й особенный луч – луч, идущий параллельно главной оптической оси. После преломления в собирающей линзе этот луч проходит через второй главный фокус линзы (рис.16.5). После преломления в рассеивающей линзе этот луч идет так, что его мнимое продолжение проходит через первый главный фокус линзы (рис.16.6)

2-й особенный луч – луч, который проходит через главный фокус собирающей линзы (рис.16.5). После преломления в линзе этот луч идет параллельно главной оптической оси. Если луч 2 падает на рассеивающую линзу так, что его продолжение проходит через второй главный фокус линзы, то после преломления он распространяется параллельно главной оптической оси (рис.16.6).

3-й особенный луч – луч, падающий в оптический центр O линзы. После прохождения сквозь линзу не изменяет своего направления.