Справочник
Справочник оптических терминов 
Для Вас
  Главная
  Карта сайта
  Справочник
  Изготовители
  Написать письмо
Термины


Бинокли
Монокуляры
Зрительные трубы
Оптические прицелы
Ночные приборы
Ночные прицелы
Фотоаппараты
Объективы
Телескопы



Линза

Линза (нем. Linse, от лат. lens - чечевица), прозрачное тело, ограниченное двумя поверхностями, преломляющими световые лучи; является одним из основных элементов оптических систем. Наиболее употребительны линзы, обе поверхности которых обладают общей осью симметрии, а из них - линзы со сферическими поверхностями, изготовление которых наиболее просто. Менее распространены линзы с двумя взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии; их поверхности цилиндрические или тороидальные. Таковы линзы в очках, предписываемых при астигматизме глаза, линзы для анаморфотных насадок и т. д.

Материалом для линзы чаще всего служит оптическое и органическое стекло. Специальные линзы, предназначенные для работы в ультрафиолетовой области спектра, изготовляют из кристаллов кварца, флюорита, фтористого лития и др., в инфракрасной - из особых сортов стекла, кремния, германия, флюорита, фтористого лития, йодистого цезия и др.

Описывая оптические свойства осесимметричной линзы, обычно рассматривают лучи, падающие на нее под малым углом к оси, составляющие т. н. параксиальный пучок лучей. Действие линзы на эти лучи определяется положением ее кардинальных точек - так называемых главных точек Н и Н', в которых пересекаются с осью главные плоскости линзы, а также переднего и заднего главных фокусов F и F' (рис. 1).

Отрезки HF = f и H'F' = = f' называются фокусными расстояниями линзы (в случае, когда среды, с которыми граничит линза, обладают одинаковыми показателями преломления, f всегда равно - f'); точки О пересечения поверхностей линзы с осью называются ее вершинами, расстояние между вершинами - толщиной линзы.

Геометрические величины, характеризующие отдельные линзы и системы линз, принято считать положительными, если направления соответствующих отрезков совпадают с направлением лучей света. На рис.1 лучи проходят через линзу слева направо, и так же ориентирован отрезок H'F'. Поэтому здесь f'>0, а f<0. Преломления на поверхностях линзы изменяют направления падающих на нее лучей. Если линза преобразует параллельный пучок в сходящийся, ее называют собирающей; после прохождения рассеивающей линзы параллельный пучок превращается в расходящийся. В главном фокусе F' собирающей линзы пересекаются лучи, которые до преломления были параллельны ее оси. Для такой линзы f' всегда положительно. В рассеивающей линзы F' - точка пересечения не самих лучей, а их воображаемых продолжений в сторону, противоположную направлению распространения света. Поэтому для них всегда f'<0. В частном случае тонких линз внешнее отличие собирающих и рассеивающих линз заключается в том, что у первых толщина краев меньше толщины в центре линзы, у вторых- наоборот.

Мерой преломляющего действия линзы служит ее оптическая сила Ф - величина, обратная фокусному расстоянию (Ф = 1/f') и измеряемая в диоптриях (м-1). У собирающих линз Ф>0, поэтому их еще именуют положительными. Рассеивающие линзы (Ф<0) называют отрицательными. Употребляют и линзы с Ф = 0 - так называемые афокальные линзы (их фокусное расстояние равно бесконечности). Они не собирают и не рассеивают лучей, но создают аберрации (см. Аберрации оптических систем) и применяются в зеркально-линзовых (а иногда и в линзовых) объективах как компенсаторы аберраций.

Линза, ограниченная сферическими поверхностями. Все параметры, определяющие оптические свойства такой линзы, могут быть выражены через радиусы кривизны r1 и r2 ее поверхностей, толщину линзы по оси d и показатель преломления ее материала n. Например, оптическая сила и фокусное расстояние линзы задаются соотношением (1):

Ф = 1/f' = (n-1)(1/ r1 - 1/r2) + (n-1)d/n r1 1/r2

Радиусы r1 и r2 считаются положительными, если направление от вершины линзы до центра соответствующей поверхности совпадает с направлением лучей (на рис. 1 r1>0, r2<0). Следует оговорить, что формула (1) верна лишь применительно к параксиальным лучам. При одной и той же оптической силе и том же материале форма линзы может быть различной.


Рис. 2

На рис. 2 показано несколько линз одинаковой оптической силы и различной формы. Первые три - положительны, последние три - отрицательны. Линза называют тонкой, если ее толщина d мала по сравнению r1 и r2. Достаточно точное выражение для оптической силы такой линзы получают, отбрасывая второй член в (1).

Положение главных плоскостей линзы относительно ее вершин тоже можно определить, зная r1, r2, n и d. Расстояние между главными плоскостями мало зависит от формы и оптической силы линзы и приблизительно равно d(n-1)/n. В случае тонкой линзы это расстояние мало и практически можно считать, что главные плоскости совпадают.

Когда положение кардинальных точек известно, положение изображения оптического точки, даваемого линзой (см. рис. 1), определяется формулами (2):

x·x' = f·f' = -f'2,

l'/l = -f/x = x'/f' = V

где V - линейное увеличение линзы. (см. Увеличение оптическое), l и l' - расстояния от точки и ее изображения до оси (положительные, если они расположены выше оси), x - расстояние от переднего фокуса до точки, х' - расстояние от заднего фокуса до изображения. Если tat' - расстояния от главных точек до плоскостей предмета и изображения соответственно, то (т. к. х = t - f, x' = t' -f) (3):

f'/t' + f/t = 1,

или

1/t' - 1/t = 1/f',

В тонких линзах t и t' можно отсчитывать от соответствующих поверхностей линзы.

Из (2) и (3) следует, что по мере приближения изображаемой точки (действительного источника) к фокусу линзы расстояние от изображения до линзы- увеличивается; собирающая линза дает действительное изображение точки в тех случаях, когда эта точка расположена перед фокусом; если точка расположена между фокусом и линзой, ее изображение будет мнимым; рассеивающая линза всегда дает мнимое изображение действительной светящейся точки (подробнее см. в ст. Изображение оптическое).





Главная   |   Карта сайта   |   Справочник   |   Изготовители   |   Написать письмо


Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru