Вогнуто-выпуклая линза. Линзы. Характеристики и виды линз

Линзы: виды линз (физика). Виды собирающих, оптических, рассеивающих линз. Как определить вид линзы?

Линзы, как правило, имеют сферическую или близкую к сферической поверхность. Они могут быть вогнутыми, выпуклыми или плоскими (радиус равен бесконечности). Обладают двумя поверхностями, через которые проходит свет. Они могут сочетаться по-разному, образуя различные виды линз (фото приведено далее в статье):

• Если обе поверхности выпуклые (изогнуты наружу), центральная часть толще, чем по краям.
• Линза с выпуклой и вогнутой сферами называется мениском.
• Линза с одной плоской поверхностью носит название плоско-вогнутой или плоско-выпуклой, в зависимости от характера другой сферы.

Как определить вид линзы? Остановимся на этом подробнее.

Собирающие линзы: виды линз

Независимо от сочетания поверхностей, если их толщина в центральной части больше, чем по краям, они называются собирающими. Имеют положительное фокусное расстояние. Различают следующие виды собирающих линз:

• плоско-выпуклые,
• двояковыпуклые,
• вогнуто-выпуклые (мениск).

Их еще называют «положительными».

Рассеивающие линзы: виды линз

Если их толщина в центре тоньше, чем по краям, то они носят название рассеивающих. Имеют отрицательное фокусное расстояние. Существуют такие виды рассеивающих линз:

• плоско-вогнутые,
• двояковогнутые,
• выпукло-вогнутые (мениск).

Их еще называют «отрицательными».

Базовые понятия

Лучи от точечного источника расходятся из одной точки. Их называют пучком. Когда пучок входит в линзу, каждый луч преломляется, изменяя свое направление. По этой причине пучок может выйти из линзы в большей или меньшей степени расходящимся.

Некоторые виды оптических линз изменяют направление лучей настолько, что они сходятся в одной точке. Если источник света расположен, по меньшей мере, на фокусном расстоянии, то пучок сходится в точке, удаленной, по крайней мере, на ту же дистанцию.

Действительные и мнимые изображения

Точечный источник света называется действительным объектом, а точка сходимости пучка лучей, выходящего из линзы, является его действительным изображением.

Важное значение имеет массив точечных источников, распределенных на, как правило, плоской поверхности. Примером может служить рисунок на матовом стекле, подсвеченный сзади. Другим примером является диафильм, освещенный сзади так, чтобы свет от него проходил через линзу, многократно увеличивающую изображение на плоском экране.

В этих случаях говорят о плоскости. Точки на плоскости изображения 1:1 соответствуют точкам на плоскости объекта. То же относится и к геометрическим фигурам, хотя полученная картинка может быть перевернутой по отношению к объекту сверху вниз или слева направо.

Схождение лучей в одной точке создает действительное изображение, а расхождение – мнимое. Когда оно четко очерчено на экране – оно действительное.

Если же изображение можно наблюдать, только посмотрев через линзу в сторону источника света, то оно называется мнимым. Отражение в зеркале – мнимое. Картину, которую можно увидеть через телескоп – тоже.

Но проекция объектива камеры на пленку дает действительное изображение.

Фокусное расстояние

Фокус линзы можно найти, пропустив через нее пучок параллельных лучей. Точка, в которой они сойдутся, и будет ее фокусом F. Расстояние от фокальной точки до объектива называют его фокусным расстоянием f.

Параллельные лучи можно пропустить и с другой стороны и таким образом найти F с двух сторон. Каждая линза обладает двумя F и двумя f.

Если она относительно тонка по сравнению с ее фокусными расстояниями, то последние приблизительно равны.

Положительным фокусным расстоянием характеризуются собирающие линзы. Виды линз данного типа (плоско-выпуклые, двояковыпуклые, мениск) сводят лучи, выходящие из них, больше, чем они были сведены до этого. Собирающие объективы могут формировать как действительное, так и мнимое изображение. Первое формируется только в случае, если расстояние от линзы до объекта превышает фокусное.

Отрицательным фокусным расстоянием характеризуются рассеивающие линзы. Виды линз этого типа (плоско-вогнутые, двояковогнутые, мениск) разводят лучи больше, чем они были разведены до попадания на их поверхность.

Рассеивающие линзы создают мнимое изображение.

И только когда сходимость падающих лучей значительна (они сходятся где-то между линзой и фокальной точкой на противоположной стороне), образованные лучи все еще могут сходиться, образуя действительное изображение.

Важные различия

Следует быть очень внимательными, чтобы отличать схождение или расхождение лучей от конвергенции или дивергенции линзы. Виды линз и пучков света могут не совпадать.

Лучи, связанные с объектом или точкой изображения, называются расходящимися, если они «разбегаются», и сходящимся, если они «собираются» вместе. В любой коаксиальной оптической системе оптическая ось представляет собой путь лучей.

Луч вдоль этой оси проходит без какого-либо изменения направления движения из-за преломления. Это, по сути, хорошее определение оптической оси.

Некоторые виды линз, физика которых такова, что луч отклоняется в большей степени к оптической оси, являются собирающими. В них сходящиеся лучи сближаются еще больше, а расходящиеся отдаляются меньше.

Они даже в состоянии, если их сила достаточна для этого, сделать пучок параллельным или даже сходящимся.

Аналогично рассеивающая линза может развести расходящиеся лучи еще больше, а сходящиеся – сделать параллельными или расходящимися.

Увеличительные стекла

Линза с двумя выпуклыми поверхностями толще в центре, чем по краям, и может использоваться в качестве простого увеличительного стекла или лупы. При этом наблюдатель смотрите через нее на мнимое, увеличенное изображение. Объектив камеры, однако, формирует на пленке или сенсоре действительное, как правило, уменьшенное в размерах по сравнению с объектом.

Очки

Способность линзы изменять сходимость света называется ее силой. Выражается она в диоптриях D = 1 / f, где f – фокусное расстояние в метрах.

У линзы с силой 5 диоптрий f = 20 см. Именно диоптрии указывает окулист, выписывая рецепт очков. Скажем, он записал 5,2 диоптрий.

В мастерской возьмут готовую заготовку в 5 диоптрий, полученную на заводе-изготовителе, и отшлифуют немного одну поверхность, чтобы добавить 0,2 диоптрии.

Принцип состоит в том, что для тонких линз, в которых две сферы расположены близко друг к другу, соблюдается правило, согласно которому общая их сила равна сумме диоптрий каждой: D = D1 + D2.

Труба Галилея

Во времена Галилея (начало XVII века), очки в Европе были широко доступны. Они, как правило, изготавливались в Голландии и распространялись уличными торговцами. Галилео слышал, что кто-то в Нидерландах поместил два вида линз в трубку, чтобы удаленные объекты казались больше.

Он использовал длиннофокусный собирающий объектив в одном конце трубки, и короткофокусный рассеивающий окуляр на другом конце. Если фокусное расстояние объектива равно fo и окуляра fe, то дистанция между ними должна быть fo-fe, а сила (угловое увеличение) fo/fe.

Такая схема называется трубой Галилея.

Телескоп обладает увеличением 5 или 6 крат, сравнимым с современными ручными биноклями. Этого достаточно для многих захватывающих астрономических наблюдений. Можно без проблем увидеть лунные кратеры, четыре луны Юпитера, кольца Сатурна, фазы Венеры, туманности и звездные скопления, а также слабые звезды в Млечном Пути.

Телескоп Кеплера

Кеплер услышал обо всем этом (он и Галилей вели переписку) и построил еще один вид телескопа с двумя собирающими линзами. Та, у которой большое фокусное расстояние, является объективом, а та, у которой оно меньше – окуляром. Расстояние между ними равно fo + fe, а угловое увеличение составляет fo/fe.

Этот кеплеровский (или астрономический) телескоп создает перевернутое изображение, но для звезд или луны это не имеет значения. Данная схема обеспечила более равномерное освещение поля зрения, чем телескоп Галилея, и была более удобна в использовании, так как позволяла держать глаза в фиксированном положении и видеть все поле зрения от края до края.

Устройство позволяло достичь более высокого увеличения, чем труба Галилея, без серьезного ухудшения качества.

Оба телескопа страдают от сферической аберрации, в результате чего изображения не полностью сфокусированы, и хроматической аберрации, создающей цветные ореолы. Кеплер (и Ньютон) считал, что эти дефекты невозможно преодолеть. Они не предполагали, что возможны ахроматические виды линз, физика которых станет известна лишь в XIX веке.

Зеркальные телескопы

Грегори предположил, что в качестве объективов телескопов можно использовать зеркала, так как в них отсутствует цветная окантовка. Ньютон воспользовался этой идеей и создал ньютоновскую форму телескопа из вогнутого посеребренного зеркала и положительного окуляра. Он передал образец Королевскому обществу, где тот находится и по сей день.

Однолинзовый телескоп может проецировать изображение на экран или фотопленку. Для должного увеличения требуется положительная линза с большим фокусным расстоянием, скажем, 0,5 м, 1 м или много метров.

Такая компоновка часто используется в астрономической фотографии. Людям, незнакомым с оптикой, может показаться парадоксальной ситуация, когда более слабая длиннофокусная линза дает большее увеличение.

Сферы

Высказывались предположения, что древние культуры, возможно, имели телескопы, потому что они делали маленькие стеклянные шарики. Проблема состоит в том, что неизвестно, для чего они использовались, и они, конечно, не могли бы лечь в основу хорошего телескопа. Шарики могли применяться для увеличения мелких объектов, но качество при этом вряд ли было удовлетворительным.

Фокусное расстояние идеальной стеклянной сферы очень короткое и формирует действительное изображение очень близко от сферы. Кроме того, аберрации (геометрические искажения) значительные. Проблема кроется в расстоянии между двумя поверхностями.

Однако если сделать глубокую экваториальную канавку, чтобы блокировать лучи, которые вызывают дефекты изображения, она превращается из очень посредственной лупы в прекрасную.

Но доказательств того, что это было сделано до 19-го века, нет.

Источник: https://FB.ru/article/252769/linzyi-vidyi-linz-fizika-vidyi-sobirayuschih-opticheskih-rasseivayuschih-linz-kak-opredelit-vid-linzyi

Физика линз и оптических зеркал

Физика линз и сферических зеркал заключается в изменении направление лучей света, создании изображений, которые больше или меньше отображаемого объекта. Линзы — кусочки прозрачного материала, ограниченные сферическими поверхностями. Подобно сферическим зеркалам, они создают увеличенные или уменьшенные изображения предметов.

Схемы хода лучей помогают наглядно представить пути нескольких лучей, особенно тех, которые падают на зеркало или на линзу параллельно их главной оптической оси. Отличие линз от зеркал заключается в том, что линза формирует изображение объекта, находящегося позади нее, тогда как зеркало изменяет вид объекта, находящегося перед ним.

• Вогнутые зеркала
• Выпуклые зеркала
• Увеличение и поле зрение
• Оптические линзы
  • Вогнутые линзы
  • Выпуклые линзы

Вогнутые зеркала

Вогнутое зеркало дает сходящийся пучок лучей. Все лучи, падающие на такое зеркало параллельно его главной оси, после отражения сходятся в точке, называемой фокусом. Расстояние между фокусом и и зеркалом — это фокусное расстояние зеркала. Чем меньше фокусное расстояние, тем сильнее увеличение. Фокусное расстояние зависит от кривизны зеркала. Зеркало со значительной кривизной обладает коротким фокусным расстоянием и большим увеличением.

Выпуклые зеркала

Выпуклое зеркало дает расходящийся пучок лучей. Когда параллельные лучи падают на выпуклое зеркало, отраженные лучи расходятся. Фокус выпуклого зеркала расположен позади него, в точке, из которой эти лучи кажутся исходящими. Чем меньше фокусное расстояние, тем меньше отраженное изображение. Выпуклые зеркала формируют прямые (не перевернутые) изображения.

Увеличение и поле зрение

Обычные плоские зеркала формируют неискаженные изображения, соответствующие реальным пропорциям отраженного объекта. У вогнутого зеркала того же размера поле зрения уже, поэтому оно формирует изображение уменьшенного участка объекта, зато во много раз увеличенное по сравнению с оригиналом. Благодаря способности создавать увеличенное изображение вогнутые зеркала позволяют подробно рассмотреть отдельный небольшой участок объекта. Вот почему у вогнутого зеркала удобно бриться или накладывать косметику на лицо.Выпуклые зеркала имеют более широкое поле зрение, чем плоские, но формируют уменьшенные изображения. Это очень удобно, если необходимо обеспечить панорамный обзор. На стенках многих крупных магазинов, высоко над головами покупателей, установлены большие выпуклые зеркала. В сочетании с видеокамерами они позволяют службе безопасности наблюдать даже за за теми уголками помещения, которые обычно скрыты от глаз. Зеркала заднего вида в автомобилях тоже слегка выпуклый. Обзор у водителя шире, чем был бы при плоском зеркале.Вогнутые и выпуклые поверхности кривых зеркал в комнатах смеха создают забавные эффекты, растягивая, сужая или переворачивая изображения.

Оптические линзы

Преломление светового луча при переходе из воздуха в стекло используется в оптических приборах, например в линзах. Физика линзы состоит в построении изображение объекта, находящегося за ней.Линзы обычно имеют круглую форму. Выпуклые линзы толще посередине, чем по краям. У вогнутых линз середина тоньше, чем края. Световой луч преломляется сначала на поверхность линзы, а затем лучи преломляются вновь, выходя наружу с противоположной стороны линзы. Линзы, предназначенные для работы в ультрафиолетовой области спектра, изготавливают из кристаллов кварца, флюорита, фтористого лития, в инфракрасной — из особых сортов стекла, кремния, германия, фтористого лития, йодистого цезия.

Вогнутые линзы

Вогнутые, или рассеивающие, линзы превращают параллельные лучи в расходящиеся. Фокус вогнутой линзы — это точка позади линзы, из которой лучи кажутся исходящими. Объекты выглядят меньше, если их наблюдать через вогнутую линзу. Увеличение кривизны сокращает фокусное расстояние вогнутой линзы и еще сильнее уменьшает изображения объектов.На схеме показан ход лучей через вогнутую линзу. Вогнутая линза создает уменьшенное изображение, заставляя световые лучи расходиться от оптической оси.Вогнутые линзы используют в очках для близоруких людей, в объективах фотоаппаратов, в телескопах и микроскопах. Их точно подгоняют к криволинейным поверхностям выпуклых линз и других материалов. Составные линзы снижают хроматическую аберрацию, то есть, нечеткость изображений, вызванную тем, что для света с разной длиной волны увеличения слегка различается.

Выпуклые линзы

Выпуклые, или собирающие, линзы собирают световые лучи, параллельные главной оптической оси, в одну точку, называемую главным фокусом. Фокусное расстояние — это расстояние между линзой и главным фокусом.На схеме показан ход лучей через выпуклую линзу. Выпуклая линза создает увеличенное изображение, заставляя световые лучи сходится к оптической оси линзы.Выпуклая линза может сфокусировать свет от объекта на экране. Изображение окажется перевернутым.Выпуклые линзы применяются в увеличительных стеклах (лупах) и очках для дальнозорких людей. Поскольку выпуклая линза собирает солнечный свет в главном фокусе, с ее помощью можно зажечь бумагу или другой легко воспламеняющейся материал.Выпуклая линза в проекторе формирует увеличенное изображение слайда в проекторах. Это изображение действительное, потому что изображение проходит сквозь него, и его можно спроецировать на экран.

(8 votes, average: 4,88 5)
Загрузка…

Источник: https://www.sciencedebate2008.com/fizika-linz-i-opticheskikh-zerkal/

Линза (оптическая)

Линза (оптическая) — прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими или одной сферической и другой плоской поверхностями. Линзы бывают также параболическими, цилиндрическими и другими криволинейными поверхностями.

Сферические поверхности линз могут иметь различную кривизну (различную степень выпуклости или вогнутости), отстоять одна от другой на различном расстоянии и могут быть обращены в одну сторону или в противоположные.

Все это приводит к большому разнообразию линз, однако разнообразие это может быть сведено к шести типам, показанным в разрезе на иллюстрации.

Типы сферических линз

Первые три линзы называются выпуклыми, или положительными (1, 2 и 3). Они в центре толще, чем по краям. Следующие три называются вогнутыми, или отрицательными (4, 5 и 6), и отличаются от первых тем, что они в центре тоньше, чем по краям.

На иллюстрации:

• 1) двояковыпуклая;
• 2) плоско-выпуклая;
• 3) вогнуто-выпуклая;
• 4) двояковогнутая;
• 5) плоско-вогнутая;
• 6) выгнуто-вогнутая.

На рисунке приведены элементы двояковыпуклой линзы. C1 и C2 — центры ограничивающих сферических поверхностей, называемые центрами кривизны; R1 и R2 — радиусы сферических поверхностей, называемые радиусами кривизны. Прямая, соединяющая центры кривизны C1 и C2, называется главной оптической осью.

Для плоско-выпуклой или плоско-вогнутой линзы главной оптической осью является прямая, проходящая через центр кривизны перпендикулярно к плоской поверхности линзы. Точки пересечения главной оптической оси с поверхностью А и Б называются вершинами линзы. Расстояние между вершинами АБ называется осевой толщиной.

Свойства линз

Наиважнейшей особенностью положительных линз является способность давать изображение предметов. Действие положительных линз состоит в том, что они собирают падающие лучи, поэтому их называют собирательными.

Это свойство объясняется тем, что собирательная линза представляет собой совокупность множества трехгранных призм, расположенных по кругу и обращенных к центру круга своими основаниями. Поскольку такие призмы отклоняют падающие на них лучи к своим основаниям, пучок лучей, падающий на всю поверхность собирательной линзы, собирается в направлении к оси круга, т.е. к оптической оси.

Если из светящейся точки S, лежащей на оптической оси собирательной линзы, направить пучок расходящихся лучей света, то расходящийся пучок превратится в сходящийся, и в точке схода лучей образуется действительное изображение S` светящейся точки S. Поместив в точке S` какой-либо экран, можно увидеть на нем изображение светящейся точки S. Его называют действительным изображением.

Образование действительного изображения светящейся точки. S` — действительное изображение точки S

Отрицательные линзы, в противоположность положительным, рассеивают падающие на них лучи. Поэтому они называются рассеивающими.

Действие рассеивающей линзы

Если такой же пучок расходящихся лучей направить на рассеивающую линзу, то, пройдя сквозь нее, лучи отклоняются в стороны от оптической оси. Вследствие этого рассеивающие линзы не дают действительного изображения. В оптических системах, дающих действительное изображение, и, в частности, в фотообъективах рассеивающие линзы применяются только совместно с собирательными.

Фокус и фокусное расстояние

Если из точки, лежащей в бесконечности на главной оптической оси, направить на линзу пучок света (такие лучи можно считать практически параллельными), то лучи соберутся в одной точке F, лежащей также на главной оптической оси.

Эта точка называется главным фокусом, расстояние f от линзы до этой точки — главным фокусным расстоянием, а плоскость MN, проходящая через главный фокус перпендикулярно оптической оси линзы, — главной фокальной плоскостью.

Главный фокус F и главное фокусное расстояние f линзы

Фокусное расстояние линзы зависит от кривизны ее выпуклых поверхностей. Чем меньше радиусы кривизны, т.е. чем выпуклее стекло, тем короче ее фокусное расстояние.

Оптическая сила линзы

Оптической силой линзы называется ее преломляющая способность (способность сильнее или слабее отклонять лучи света). Чем больше фокусное расстояние, тем меньше преломляющая способность. Оптическая сила линзы обратно пропорциональна фокусному расстоянию.

Единицей измерения оптической силы является диоптрия, обозначаемая буквой D. Выражение оптической силы в диоптриях удобно тем, что, во-первых, оно позволяет по знаку определить, с какой линзой (собирательной или рассеивающей) имеют дело и, во-вторых, тем, что позволяет легко определить оптическую силу системы из двух и большего числа линз.

Образование картинки

Падая на предмет, лучи света отражаются от каждой точки его поверхности во всех возможных направлениях. Если перед освещенным предметом поместить собирательную линзу, то от каждой точки предмета на линзу упадет конический пучок лучей.

Схема образования действительного изображения

Пройдя через линзу, лучи снова соберутся в одну точку, и в месте схода лучей возникнет действительное изображение взятой точки предмета, а совокупность изображений всех точек предмета образует изображение всего предмета. Рисунок позволяет также легко уяснить причину того, почему изображение предметов всегда получается перевернутым.

Подобным же образом возникает изображение предметов в фотоаппарате при помощи фотографического объектива, который представляет собой собирательную оптическую систему и действует подобно положительной линзе.

Источник: http://zen-designer.ru/vopros-otvet/36-entsiklopediya/47-l/150-linza-opticheskaya

Линзы. Ход лучей. Собирающие, рассеивающие, выпуклые и вогнутые линзы — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: линзы

Преломление света широко используется в различных оптических приборах: фотоаппаратах, биноклях, телескопах, микроскопах. . . Непременной и самой существенной деталью таких приборов является линза.

Линза — это оптически прозрачное однородное тело, ограниченное с двух сторон двумя сферическими (или одной сферической и одной плоской) поверхностями.

Линзы обычно изготавливаются из стекла или специальных прозрачных пластмасс. Говоря о материале линзы, мы будем называть его стеклом — особой роли это не играет.

Двояковыпуклая линза

Рассмотрим сначала линзу, ограниченную с обеих сторон двумя выпуклыми сферическими поверхностями (рис. 1). Такая линза называется двояковыпуклой. Наша задача сейчас — понять ход лучей в этой линзе.

Проще всего обстоит дело с лучом, идущим вдоль главной оптической оси — оси симметрии линзы. На рис. 1 этот луч выходит из точки . оптическая ось перпендикулярна обеим сферическим поверхностям, поэтому данный луч идёт сквозь линзу, не преломляясь.

Теперь возьмём луч , идущий параллельно главной оптической оси. В точке падения
луча на линзу проведена нормаль к поверхности линзы; поскольку луч переходит из воздуха в оптически более плотное стекло, угол преломления меньше угла падения . Следовательно, преломлённый луч приближается к главной оптической оси.

В точке выхода луча из линзы также проведена нормаль . Луч переходит в оптически менее плотный воздух, поэтому угол преломления больше угла падения ; луч
преломляется опять-таки в сторону главной оптической оси и пересекает её в точке .

Таким образом, всякий луч, параллельный главной оптической оси, после преломления в линзе приближается к главной оптической оси и пересекает её. На рис. 2 изображена картина преломления достаточно широкого светового пучка, параллельного главной оптической оси.

Как видим, широкий пучок света не фокусируется линзой: чем дальше от главной оптической оси расположен падающий луч, тем ближе к линзе он пересекает главную оптическую ось после преломления. Это явление называется сферической аберрацией и относится к недостаткам линз — ведь хотелось бы всё же, чтобы линза сводила параллельный пучок лучей в одну точку.

Весьма приемлемой фокусировки можно добиться, если использовать узкий световой пучок, идущий вблизи главной оптической оси. Тогда сферическая аберрация почти незаметна — посмотрите на рис. 3.

Хорошо видно, что узкий пучок, параллельный главной оптической оси, после прохождения линзы собирается приблизительно в одной точке . По этой причине наша линза носит название собирающей.

Точка называется фокусом линзы. Вообще, линза имеет два фокуса, находящиеся на главной оптической оси справа и слева от линзы. Расстояния от фокусов до линзы не обязательно равны друг другу, но мы всегда будем иметь дело с ситуациями, когда фокусы расположены симметрично относительно линзы.

Двояковогнутая линза

Теперь мы рассмотрим совсем другую линзу, ограниченную двумя вогнутыми сферическими поверхностями (рис. 4). Такая линза называется двояковогнутой. Так же, как и выше, мы проследим ход двух лучей, руководствуясь законом преломления.

Луч, выходящий из точки и идущий вдоль главной оптической оси, не преломляется — ведь главная оптическая ось, будучи осью симметрии линзы, перпендикулярна обеим сферическим поверхностям.

Луч , параллельный главной оптической оси, после первого преломления начинает удаляться от неё (так как при переходе из воздуха в стекло ), а после второго преломления удаляется от главной оптической оси ещё сильнее (так как при переходе из стекла в воздух ).

Двояковогнутая линза преобразует параллельный пучок света в расходящийся пучок (рис. 5) и называется поэтому рассеивающей.

Здесь также наблюдается сферическая аберрация: продолжения расходящихся лучей не пересекаются в одной точке. Мы видим, что чем дальше от главной оптической оси расположен падающий луч, тем ближе к линзе пересекает главную оптическую ось продолжение преломлённого луча.

Как и в случае двояковыпуклой линзы, сферическая аберрация будет практически незаметна для узкого приосевого пучка (рис. 6). Продолжения лучей, расходящихся от линзы, пересекаются приблизительно в одной точке — в фокусе линзы .

Если такой расходящийся пучок попадёт в наш глаз, то мы увидим за линзой светящуюся точку! Почему? Вспомните, как возникает изображение в плоском зеркале: наш мозг обладает способностью продолжать расходящиеся лучи до их пересечения и создавать в месте пересечения иллюзию светящегося объекта (так называемое мнимое изображение). Вот именно такое мнимое изображение, расположенное в фокусе линзы, мы и увидим в данном случае.

Виды собирающих и рассеивающих линз

Мы рассмотрели две линзы: двояковыпуклую линзу, которая является собирающей, и двояковогнутую линзу, которая является рассеивающей. Существуют и другие примеры собирающих и рассеивающих линз.

Полный набор собирающих линз представлен на рис. 7.

Помимо известной нам двояковыпуклой линзы, здесь изображены:плосковыпуклая линза, у которой одна из поверхностей плоская, и вогнуто-выпуклая линза, сочетающая вогнутую и выпуклую граничные поверхности.

Обратите внимание, что у вогнуто-выпуклой линзы выпуклая поверхность в большей степени искривлена (радиус её кривизны меньше); поэтому собирающее действие выпуклой преломляющей поверхности перевешивает рассеивающее действие вогнутой поверхности, и линза в целом оказывается собирающей.

Все возможные рассеивающие линзы изображены на рис. 8.

Попробуйте самостоятельно построить ход лучей в тех видах линз, которые мы не рассмотрели, и убедиться, что они действительно являются собирающими или рассеивающими. Это отличное упражнение, и в нём нет ничего сложного — ровно те же самые построения, которые мы проделали выше!

Источник: https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/fizika/linzy-xod-luchej/

Дивергенция и конвергенция

Положительным фокусным расстоянием характеризуются собирающие линзы. Виды линз данного типа (плоско-выпуклые, двояковыпуклые, мениск) сводят лучи, выходящие из них, больше, чем они были сведены до этого. Собирающие объективы могут формировать как действительное, так и мнимое изображение. Первое формируется только в случае, если расстояние от линзы до объекта превышает фокусное.

Отрицательным фокусным расстоянием характеризуются рассеивающие линзы. Виды линз этого типа (плоско-вогнутые, двояковогнутые, мениск) разводят лучи больше, чем они были разведены до попадания на их поверхность.

Рассеивающие линзы создают мнимое изображение.

И только когда сходимость падающих лучей значительна (они сходятся где-то между линзой и фокальной точкой на противоположной стороне), образованные лучи все еще могут сходиться, образуя действительное изображение.

Классификация контактных линз: основные виды и типы изделий

Контактные линзы – вид оптики, который может служить как для терапевтических, так и для декоративных целей.

Первые линзы появились еще около ста лет назад и были не такими комфортными, как современные. Сегодня же такие изделия популярны едва ли не больше, чем традиционные очки благодаря удобству в эксплуатации.

Классические очки могут портить внешний вид и образ человека, в то время как линзы незаметны на глазах.

Существует много видов и типов контактных линз, которые делятся на группы по материалам изготовления, назначению, диаметру и некоторым другим характеристикам.

Классификация по материалам изготовления

Сегодня в основном применяют мягкие материалы для изготовления, но в определенных терапевтических целях используется и жесткая оптика.

Такая оптика делится на следующие типы:

1. Мягкие силикон гидрогелевые изделия плотно облегают глаз и обладают небольшой толщиной. Это эластичные изделия, которые не требуют длительной адаптации.
2. Гидрогелевые модели выполняются без добавления в состав силикона, но тоже обладают высокими характеристиками эластичности и газопроницаемости.
3. Жесткие газопроницаемые линзы обеспечивают доступ кислорода к роговице, что предотвращает ее пересыхание и раздражение.
4. Жесткие газонепроницаемые – оптика самого первого поколения, и в данный момент практически все модели этого типа сняты с производства.

Диаметр

• склеральными, так как опираются не на роговую оболочку, а на склеру, отличаются большим диаметром по сравнению со стандартными изделиями (от 14 до 24 миллиметров);
• роговичными (диаметром от 8,5 до 10, 5 миллиметров, при помещении в глаз опираются на роговую оболочку);
• корнеосклеральными, которые при относительно большом диаметре (13-15 миллиметров) опираются одновременно на склеру и на роговицу.

Тип производства

Изготовление контактной оптики может выполняться одним из трех способов:

1. Метод точения предполагает вытачивание изделия из цельной однородной заготовки, после чего изделие повергается полировке и шлифовке.
2. Метод формования (или формованного литья) заключается в отливке из синтетических материалов на основе силикона. Таким способом изготавливается вся оптика сложной геометрии (например – торические).
3. Комбинированный способ.В данном случае применяют центробежное литье, но отлитое изделие дополнительно подвергается токарной обработке.

   Такие линзы состоят из двух частей: передняя отливается, а задняя вытачивается.

1. Традиционные.
   В большинстве случаев это жесткие модели, которые можно носить от полугода до года.
2. Модели плановой замены.
   Могут быть рассчитаны на разный срок ношения – от недели до месяца, и по прошествии этого срока изделия необходимо заменять на новые.
3. Планово-сменяемые модели.
   Срок их службы составляет от одного месяца до полугода, поэтому при их производстве они подвергаются специальной обработке для придания модели устойчивости к скоплению белковых отложений.
4. Изделия частой плановой замены.
   Носятся от одного дня до одного месяца.Наиболее популярны однодневные модели, так как они считаются наиболее безопасными и гигиеничными: в течение дня на изделиях не успевают скапливаться размножения и бактерии.

   Недостаток таких моделей заключается в том, что при ношении их дольше восьми часов глаза начинают заметно уставать.

По своему назначению вся контактная оптика делится на группы:

1. Оптические модели.
   Используются как вспомогательная оптика, которая по большому счету не оказывает корригирующего эффекта и не исправляет дефекты зрения, подходит для ношения близоруким и дальнозорким людям.
2. Терапевтические линзы.Это оптика уже оказывает лечебный эффект, но если только дефекты носят не рефракционный характер, а связаны с проблемами тела глазного яблока.Пример таких моделей – бандажные линзы, которые защищают роговую оболочку.Такая оптика используется после травм глаза и операционных вмешательств, так как не опираясь на роговицу, эта линза предотвращает ее контакты с внутренней поверхностью век при морганиях, что ускоряет процесс заживления.

   В некоторые модели такой оптики еще на стадии производства могут добавляться медикаментозные препараты.

3. Косметические.Это оптика, которая обычно не имеет диоптрической силы (хотя есть модели, исправляющие дефекты рефракции), но есть и декоративные изделия с диоптриями.

   В целом такие изделия предназначаются для изменения цвета глаз.

4. Оттеночные — мало отличаются от косметических и также используются для изменения цвета глаз.
   Иногда это необходимо по причине дефектов роговой оболочки, в результате чего на ней появляются пигментные пятна, которые пациент хотел бы скрыть.
5. Цветные линзы отличаются яркими оттенками и бывают как однотонными, так и с рисунком.
6. Карнавальные модели не имеют диоптрической силы, но некоторые производители делают такую оптику с эффектом коррекции на заказ.
   На такие модели обычно наносятся различные рисунки. Носить их дольше 3-4 часов не рекомендуется, так как они перекрывают часть зрачка, за счет чего сужается поле зрения, особенно в ночное время суток, когда зрачок расширяется.
7. Оптика для занятий спортом.Чаще всего это однодневные изделия, изготовленные из высокопрочных материалов.

   Нередко на такие изделия дополнительно наносится защитный УФ-слой, что позволяет заниматься спортом на ярком солнечном свете и устранить блики.

Форма и дизайн

1. Сферическую.Это наиболее распространенный вид оптики с одним радиусом кривизны по всей поверхности.

   Имеет выгнутую сферическую форму и используется для лечения дефектов рефракции – близорукости и дальнозоркости.

2. Торическую.Это линзы особой конструкции и они более толстые, чем стандартные сферические изделия.

   Благодаря особенностям такого дизайна подобные модели оказывают воздействие на роговую оболочку, что позволяет корректировать астигматизм.

   Торические линзы имеют две оптические силы: одна рассчитана на коррекцию зрения по необходимому меридиану, а вторая – для исправления рефракционных нарушений.

3. Мультьтифокальную.Это оптика с несколькими оптическими зонами (в большинстве случаев их три).

   В основном назначается пациентам, страдающим старческой дальнозоркости. В таких изделиях одинаково хорошо видно удаленные и близкие объекты.

Режим ношения

Узнать о том, к какой группе относится, оптика можно по пометкам на упаковке, которые расшифровываются следующим образом:

• CW (continuous wear) эту модель можно не снимая носить месяц, а сон в такой оптике не доставляет дискомфортных ощущений;
• EW (extended wear) – изделия рассчитаны на непрерывное ношение на протяжении семи дней и шести ночей;
• FW (flexible wear) – оптика носится в непрерывном режиме не дольше двух суток;
• DW (daily wear) – ношение линз только в течение дня, сон в них противопоказан.

Степень прозрачности

Линзы делятся на:

Отсутствие окрашивающего пигмента имеет такой недостаток, как невозможность защищать глаза от воздействия ультрафиолетовых лучей.

На окрашенные модели (также они называются тонированными) наносится красящий пигмент, и в зависимости от его количества зависит степень тонировки и защитные характеристики.

В свою очередь эта группа делится на градиентные и разноцветные линзы.

У градиентных линз затемняется верхняя часть, у разноцветных же разные участки окрашены в разные цвета.

Окрашенные линзы популярны среди спортсменов и водителей, которые благодаря такой оптике не видят солнечных бликов.

Также данный вид оптики назначается пациентам при гиперчувствительности роговицы, что приводит к светобоязни.

Линзы специального назначения

К этой группе относятся два вида линз:

• ортокератологические;
• гибридные.

Гибридные линзы являются комбинированной жестко-мягкой оптикой: центральная часть таких моделей делается из жестких материалов, а периферийная – из мягких.

Такое сочетание позволяет добиться более высокой остроты зрения по сравнению с обычными сферическими изделиями.

Из данного видео вы узнаете, как правильно выбрать контактные линзы и какие линзы бывают:

При выборе контактных линз по всем этим характеристикам нельзя руководствоваться собственными ощущениями, вкусом и тем более – стоимостью.

Необходимо пройти офтальмологического обследования, по результатам которого врач выпишет линзы, оптимально подходящие пациенту.

Источник: https://zrenie1.com/uluchshenie/linzi/vidy