Презентация "Линзы. Типы линз. Изображение в тонких линзах. Формула тонкой линзы"

Презентация к уроку по теме «Линзы»

Познакомиться: Познакомиться:

• с типами линз;
• с геометрическими характеристиками тонкой линзы.
Дать определение: Фокусного расстояния, фокальной плоскости и оптической силы тонкой линзы. Научиться строить изображение в тонких линзах и характеризовать их. Вывести формулу тонкой собирающей и рассеивающей линз. Применять полученные знания при решении задач на построение и расчет тонкой линзы (в том числе с помощью компьютера)

Линза – прозрачное тело (обычно стеклянное), ограниченное двумя сферическими поверхностями. Является одним из основных элементов оптических систем. Линза, у которой толщина пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностей, называется тонкой. Главное свойство тонких линз заключается в том, что все приосевые лучи, вышедшие из какой-либо точки предмета и прошедшие сквозь тонкую линзу, собираются этой линзой снова в одной точке. Благодаря этому свойству с помощью линз можно получать изображения различных предметов. Главная оптическая ось – прямая, на которой лежат центры обеих сферических поверхностей, ограничивающих линзу (О1О2) – является осью симметрии линзы. Главная оптическая ось – прямая, на которой лежат центры обеих сферических поверхностей, ограничивающих линзу (О1О2) – является осью симметрии линзы.

Главная плоскость линзы – плоскость, проходящая через центр линзы (точку О) перпендикулярно главной оптической оси.

О – оптический центр линзы (свет, проходящий через эту точку – не преломляется)

Любую прямую, проходящую через оптический центр линзы и не совпадающую с главной оптической осью называют побочной оптической осью.

Луч света, распространяющийся по какой-либо из оптических осей, проходит сквозь линзу без преломления

Собирающие линзы – линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в сходящийся. Собирающие линзы – линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в сходящийся.

Рассеивающие линзы – линзы, преобразующие параллельный пучок световых лучей в расходящийся.

плоско-выпуклая

• плоско-выпуклая
• двояковыпуклая
• вогнуто-выпуклая

• двояковогнутая
• выпукло-вогнутая
• плоско-вогнутая

R1>0

R2￫

R1>0

R2>0

R1<0

R2>0

|R1|>|R2|

R1<0

R2<0

R1￫

R2<0

R1>0

R2<0

|R1|<|R2|

Главный фокус собирающей линзы (F) – точка на главной оптической оси, в которой собираются лучи, падающие параллельно главной оптической оси, после преломления их в линзе. Главный фокус собирающей линзы (F) – точка на главной оптической оси, в которой собираются лучи, падающие параллельно главной оптической оси, после преломления их в линзе.

Фокусное расстояние (ОF) – расстояние от главного фокуса до центра линзы (О). У собирающей линзы фокус действительный, потому – положительный.

СИ: [F]=м (метр)

Фокальная плоскость линзы – плоскость, проходящая через главный фокус линзы перпендикулярно главной оптической оси. Точки пересечения побочных оптических плоскостей с фокальными плоскостями называются побочным фокусом (F'). В побочном фокусе сходятся все лучи, падающие на линзу параллельно побочной оптической оси.

F

О

1

2

3



1

2

3

F'

1 – луч, параллельный

главной оптической оси,

преломляясь проходит

через главный фокус

2 – луч, проходящий через главный фокус, после преломления в линзе идет параллельно главной оптической оси

3 – луч, идущий через

оптический центр,

не преломляется

1. Точечный источник света, находящийся на главной оптической оси. 1. Точечный источник света, находящийся на главной оптической оси.

*

S

1

K

2

3

F'

2'

*

S'

Увеличение линзы – отношение высоты изображения к высоте предмета. Увеличение линзы – отношение высоты изображения к высоте предмета. При прямом изображении предмета в линзе увеличение положительно (Г>0), а при перевернутом – отрицательно (Г<0). При увеличенном изображении предмета в линзе модуль увеличения больше единицы (|Г|>1), а при уменьшенном – меньше единицы (|Г|<1) Г=H/h 2. Предмет находится за двойным фокусом линзы (d>2F)

h

A

B

A'

B'

Изображение:

действительное (f>0),

уменьшенное,

перевернутое

H<h

Г<0, |Г|<1

H

3. Предмет находится между двойным фокусом и фокусом линзы (2F>d>F)

h

A

B

A'

B'

Изображение:

действительное (f>0),

увеличенное,

перевернутое

H>h

Г<0, |Г|>1

H

3. Предмет находится на фокусном расстоянии от линзы (d=F)

A

B

Изображение:

отсутствует

(лучи параллельны друг другу)

4. Предмет находится между главным фокусом и линзой (d<F)

h

A

B

A'

B'

Изображение:

мнимое (f<0),

увеличенное,

прямое

H>h

Г<0, |Г|>1

H

Предмет	Изображение
Расстояние от предмета до линзы (d)	Расстояние от линзы до изображения (f)	Тип	Ориентация	Размер
d>2F	F<f<2F	Действ.	Переверн. (Г<0)	Уменьш. (|Г|<1)
d=2F
F<d<2F
d=F
d<F

5. Линейный предмет, расположенный параллельно главной оптической оси.

A

B

B'

A'

6. Графическое определение положения оптического центра и главного фокуса линзы.

1

2

3

F

С

Формула тонкой линзы (для d>2F)

Рассеивающая линза отклоняет параллельно падающие на нее лучи от главной оптической оси . Рассеивающая линза отклоняет параллельно падающие на нее лучи от главной оптической оси . Главный фокус рассеивающей линзы – точка на главной оптической оси, через которую проходят продолжения расходящегося пучка лучей, возникающего после преломления в линзе лучей, параллельных главной оптической оси. Фокус рассеивающей линзы всегда мнимый.

1 – луч, параллельный главной

оптической оси, преломляясь в линзе,

выходит как бы из мнимого главного

фокуса

2 – луч, идущий через

оптический центр,

не преломляется

3 – луч, падающий в направлении мнимого главного фокуса, находящегося за линзой после преломления идет параллельно главной оптической оси

Если пучок параллельных лучей падает на тонкую рассеивающую линзу под небольшим углом к главной оптической оси, то продолжения преломленных лучей пересекаются в одной точке F‘ фокальной плоскости линзы – в ее побочном фокусе. Если пучок параллельных лучей падает на тонкую рассеивающую линзу под небольшим углом к главной оптической оси, то продолжения преломленных лучей пересекаются в одной точке F‘ фокальной плоскости линзы – в ее побочном фокусе.

1

1

2

2

3

3

F'

1). Построить фокальную плоскость 1). Построить фокальную плоскость

1

1'

F'

2). Построить произвольный луч 1.

3). Построить F'O|| 1, F'O F'F=F'

4). Из точки F‘ построить преломленный луч

1

1

2

А

А'

В

В'

d

f

H

h

Изображение всегда:

мнимое (f<0),

увеличенное,

прямое

H<h

Г>0, |Г|>1

С

Формула тонкой

рассеивающей линзы

Плоско-вогнутая линза имеет радиус кривизны 20 см. найдите фокусное расстояние и ее оптическую силу.

• Плоско-вогнутая линза имеет радиус кривизны 20 см. найдите фокусное расстояние и ее оптическую силу.
• Известен ход падающего и преломленного рассеивающей линзой лучей. Найдите построением главные фокусы линзы.
• Точечный источник света находится в главном фокусе рассеивающей линзы (F=10 см). На каком расстоянии будет находиться его изображение?
• Сформулируйте по рисунку условие задачи и решите ее.
Задачи на построение решите в любом графическом редакторе.

h

H

А

А'

В

В'

1. Двояковыпуклая линза сделана из стекла (n=1,5) с радиусами кривизны 9,2 м. Найдите ее оптическую силу. 1. Двояковыпуклая линза сделана из стекла (n=1,5) с радиусами кривизны 9,2 м. Найдите ее оптическую силу.

• Постройте изображение предмета(см.рис.).
• Собирающая линза находится на расстоянии 1 м от лампы накаливания и дает изображение ее спирали на экране на расстоянии 0,25 м от линзы. Найдите фокусное расстояние линзы.
• Сформулируйте по рисунку условие задачи и решите ее.
Задачи на построение решите в любом графическом редакторе.