ИЗПОЛЗВАЙТЕ теми за кодификатор: лещи

Пречупването на светлината се използва широко в различни оптични инструменти: фотоапарати, бинокли, телескопи, микроскопи. . . Незаменима и най-съществена част от подобни устройства е обективът.

Лещи - това е оптически прозрачно хомогенно тяло, ограничено от двете страни от две сферични (или една сферична и една плоска) повърхности.

Лещите обикновено са изработени от стъкло или специална прозрачна пластмаса. Говорейки за материала на обектива, ще го наречем стъкло – то не играе особена роля.

Двойно изпъкнала леща.

Помислете първо за леща, ограничена от двете страни от две изпъкнали сферични повърхности (фиг. 1). Такава леща се нарича двойно изпъкнал. Нашата задача сега е да разберем хода на лъчите в тази леща.

Най-лесният начин е с лъч, който върви покрай него главна оптична ос- оси на симетрия на лещата. На фиг. 1 този лъч напуска точката. Главната оптична ос е перпендикулярна на двете сферични повърхности, така че този лъч преминава през лещата, без да се пречупва.

Сега нека вземем лъч, който върви успоредно на главната оптична ос. В точката на падане
лъчът към лещата се начертава нормално спрямо повърхността на лещата; тъй като лъчът преминава от въздух към оптически по-плътно стъкло, ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падане. Следователно пречупеният лъч се доближава до главната оптична ос.

Начертава се и нормал в точката, където лъчът излиза от лещата. Лъчът преминава в оптически по-малко плътен въздух, така че ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане; Рей
пречупва отново към главната оптична ос и я пресича в точката .

Така всеки лъч, успореден на главната оптична ос, след пречупване в лещата се приближава до главната оптична ос и я пресича. На фиг. 2 показва, че моделът на пречупване е достатъчен широксветлинен лъч, успореден на главната оптична ос.

Както можете да видите, широк лъч светлина не е фокусиранлеща: колкото по-далеч от главната оптична ос е разположен падащият лъч, толкова по-близо до лещата той пресича главната оптична ос след пречупване. Това явление се нарича сферична аберацияи се отнася до недостатъците на лещите - все пак бих искал лещата да намалява паралелния сноп лъчи до една точка.

Много приемлив фокус може да се постигне с помощта на теснисветлинен лъч, преминаващ близо до главната оптична ос. Тогава сферична аберацияпочти незабележимо - погледнете фиг. 3 .

Ясно се вижда, че тесен лъч, успореден на главната оптична ос, се събира в приблизително една точка след преминаване през лещата. Поради тази причина нашата леща се нарича събиране.

Точката се нарича фокус на лещата. Като цяло лещата има два фокуса, разположени на главната оптична ос отдясно и отляво на лещата. Разстоянията от фокусите до лещата не са непременно равни едно на друго, но винаги ще имаме работа със ситуации, при които фокусите са разположени симетрично по отношение на лещата.

Двойновдлъбната леща.

Сега ще разгледаме напълно различен обектив, ограничен от два вдлъбнатсферични повърхности (фиг. 4). Такава леща се нарича двойновдлъбнат. Точно както по-горе, ще проследим хода на два лъча, ръководени от закона за пречупване.

Лъчът, напускащ точката и преминаващ по главната оптична ос, не се пречупва - в крайна сметка главната оптична ос, която е оста на симетрия на лещата, е перпендикулярна на двете сферични повърхности.

Лъчът, успореден на главната оптична ос, след първото пречупване започва да се отдалечава от нея (тъй като при преминаване от въздух към стъкло), а след второто пречупване се отдалечава още повече от главната оптична ос (тъй като при преминаване от стъкло към въздух).

Двойновдлъбната леща преобразува успореден лъч светлина в дивергент (фиг. 5) и затова се нарича разсейване.

Тук също се наблюдава сферична аберация: продълженията на разминаващите се лъчи не се пресичат в една точка. Виждаме, че колкото по-далеч е падащият лъч от главната оптична ос, толкова по-близо до лещата продължението на пречупения лъч пресича главната оптична ос.

Както в случая на двойно изпъкнала леща, сферичната аберация ще бъде почти незабележима за тесен параксиален лъч (фиг. 6). Продълженията на лъчите, отклоняващи се от лещата, се пресичат приблизително в една точка - при фокуслещи .

Ако такъв разнопосочен лъч попадне в окото ни, тогава ще видим светеща точка зад лещата! Защо? Спомнете си как се появява изображението в плоско огледало: нашият мозък има способността да продължава разминаващите се лъчи, докато не се пресекат и създава илюзията за светещ обект в пресечната точка (така нареченото въображаемо изображение). Именно такъв виртуален образ, разположен във фокуса на обектива, ще видим в него този случай.

Видове събирателни и разсейващи лещи.

Разгледахме две лещи: двойно изпъкнала леща, която е събирателна, и двойно вдлъбната леща, която е дивергентна. Има и други примери за събирателни и разсейващи лещи.

Пълен набор от събирателни лещи е показан на фиг. 7.

В допълнение към биконвексната леща, която познаваме, тук са: плоско-изпъкналлеща, в която една от повърхностите е плоска, и вдлъбнато-изпъкналлеща, която съчетава вдлъбнати и изпъкнали гранични повърхности. Имайте предвид, че при вдлъбнато-изпъкнала леща изпъкналата повърхност е по-извита (нейният радиус на кривина е по-малък); следователно, събиращият ефект на изпъкналата пречупваща повърхност надвишава ефекта на разсейване на вдлъбнатата повърхност и лещата като цяло е събирателна.

Всички възможни разсейващи лещи са показани на фиг. 8 .

Заедно с двойновдлъбнатата леща виждаме плоско-вдлъбнат(една от повърхностите на които е плоска) и изпъкнал-вдлъбнатлещи. Вдлъбнатата повърхност на изпъкнало-вдлъбната леща е извита в по-голяма степен, така че ефектът на разсейване на вдлъбнатата граница преобладава над сближаващия ефект на изпъкналата граница и лещата като цяло е дивергентна.

Опитайте се сами да изградите пътя на лъчите в тези видове лещи, които не сме разгледали, и се уверете, че те наистина се събират или разсейват. Това е страхотно упражнение и в него няма нищо сложно - точно същите конструкции, които направихме по-горе!

Пречупването на светлината се използва широко в различни оптични инструменти: фотоапарати, бинокли, телескопи, микроскопи. . . Незаменима и най-съществена част от подобни устройства е обективът.

Лещата е оптически прозрачно хомогенно тяло, ограничено от двете страни от две сферични (или една сферична и една плоска) повърхности.

Лещите обикновено са изработени от стъкло или специална прозрачна пластмаса. Говорейки за материала на обектива, ще го наречем стъкло, това не играе особена роля.

4.4.1 двойноизпъкнала леща

Помислете първо за леща, ограничена от двете страни от две изпъкнали сферични повърхности (фиг. 4.16). Такава леща се нарича двойноизпъкнала леща. Нашата задача сега е да разберем хода на лъчите в тази леща.

Ориз. 4.16. Пречупване в двойноизпъкнала леща

Най-простата ситуация е с лъч, движещ се по главната оптична ос на оста на симетрия на лещата. На фиг. 4.16 този лъч напуска точката A0. Главната оптична ос е перпендикулярна на двете сферични повърхности, така че този лъч преминава през лещата, без да се пречупва.

Сега нека вземем лъч AB, който върви успоредно на главната оптична ос. В точката B на лъча, падащ върху лещата, се начертава нормалата MN към повърхността на лещата; тъй като лъчът преминава от въздух към оптично по-плътно стъкло, ъгълът на пречупване CBN е по-малък от ъгъла на падане ABM. Следователно пречупеният лъч BC се доближава до главната оптична ос.

В точката C на излизане на лъча от лещата също се изчертава нормален P Q. Лъчът преминава в оптически по-малко плътен въздух, така че ъгълът на пречупване QCD е по-голям от ъгъла на падане P CB; лъчът отново се пречупва към главната оптична ос и я пресича в точка D.

Така всеки лъч, успореден на главната оптична ос, след пречупване в лещата се приближава до главната оптична ос и я пресича. На фиг. 4.17 показва модела на пречупване на достатъчно широк светлинен лъч, успореден на главната оптична ос.

Ориз. 4.17. Сферична аберация в двойноизпъкнала леща

Както можете да видите, широк светлинен лъч не се фокусира от лещата: колкото по-далеч е падащият лъч от главната оптична ос, толкова по-близо до лещата той пресича главната оптична ос след пречупване. Това явление се нарича сферична аберация и се отнася до недостатъците на лещите, тъй като все пак бихме искали лещата да намали паралелния сноп от лъчи до една точка5.

Много приемливо фокусиране може да се постигне чрез използване на тесен светлинен лъч, минаващ близо до главната оптична ос. Тогава сферичната аберация е почти незабележима, вижте фиг. 4.18.

Ориз. 4.18. Фокусиране на тесен лъч със събирателна леща

Ясно се вижда, че тесен лъч, успореден на главната оптична ос, след преминаване през лещата се събира приблизително в една точка F. Поради тази причина нашата леща се нарича

събиране.

5 Прецизното фокусиране на широк лъч наистина е възможно, но за това повърхността на лещата трябва да е повече от сферична. сложна форма. Шлифоването на такива лещи отнема време и е непрактично. По-лесно е да направите сферични лещи и да се справите с възникващата сферична аберация.

Между другото, аберацията се нарича сферична именно защото възниква в резултат на замяна на оптимално фокусираща сложна несферична леща с проста сферична.

Точка F се нарича фокус на лещата. Като цяло лещата има два фокуса, разположени на главната оптична ос отдясно и отляво на лещата. Разстоянията от фокусите до лещата не са непременно равни едно на друго, но винаги ще имаме работа със ситуации, при които фокусите са разположени симетрично по отношение на лещата.

4.4.2 Двойновдлъбната леща

Сега ще разгледаме съвсем различна леща, ограничена от две вдлъбнати сферични повърхности (фиг. 4.19). Такава леща се нарича двойновдлъбната леща. Точно както по-горе, ще проследим хода на два лъча, ръководени от закона за пречупване.

Ориз. 4.19. Пречупване в двойновдлъбната леща

Лъчът, излизащ от точката A0 и преминаващ по главната оптична ос, не се пречупва, тъй като главната оптична ос, която е оста на симетрия на лещата, е перпендикулярна на двете сферични повърхности.

Лъч AB, успореден на главната оптична ос, след първото пречупване започва да се отдалечава от нея (защото при преминаване от въздух към стъкло \CBN< \ABM), а после второго преломления удаляется от главной оптической оси ещё сильнее (так как при переходе из стекла в воздух \QCD >\PCB). Двойновдлъбната леща преобразува паралелния лъч светлина в разклоняващ се лъч (фиг. 4.20) и затова се нарича разсейваща.

Тук също се наблюдава сферична аберация: продълженията на разминаващите се лъчи не се пресичат в една точка. Виждаме, че колкото по-далеч е падащият лъч от главната оптична ос, толкова по-близо до лещата продължението на пречупения лъч пресича главната оптична ос.

Ориз. 4.20. Сферична аберация в биконкавна леща

Както в случая на двойно изпъкнала леща, сферичната аберация ще бъде почти незабележима за тесен параксиален лъч (фиг. 4.21). Продълженията на лъчите, отклоняващи се от лещата, се пресичат приблизително в една точка във фокуса на лещата F.

Ориз. 4.21. Пречупване на тесен лъч в разсейваща леща

Ако такъв разнопосочен лъч попадне в окото ни, тогава ще видим светеща точка зад лещата! Защо? Спомнете си как се появява изображението в плоско огледало: нашият мозък има способността да продължава разминаващите се лъчи, докато не се пресекат и създава илюзията за светещ обект в пресечната точка (така нареченото въображаемо изображение). Именно такова виртуално изображение, разположено във фокуса на обектива, ще видим в случая.

В допълнение към познатата ни двойноизпъкнала леща, тук са показани: плоско-изпъкнала леща, в която една от повърхностите е плоска, и вдлъбнато-изпъкнала леща, съчетаваща вдлъбнати и изпъкнали гранични повърхности. Имайте предвид, че при вдлъбнато-изпъкнала леща изпъкналата повърхност е по-извита (нейният радиус на кривина е по-малък); следователно, събиращият ефект на изпъкналата пречупваща повърхност надвишава ефекта на разсейване на вдлъбнатата повърхност и лещата като цяло е събирателна.

Всички възможни разсейващи лещи са показани на фиг. 4.23.

Ориз. 4.23. Дивергентни лещи

Наред с двойновдлъбната леща виждаме плоско-вдлъбната (една от повърхностите на която е плоска) и изпъкнало-вдлъбната леща. Вдлъбнатата повърхност на изпъкнало-вдлъбната леща е извита в по-голяма степен, така че ефектът на разсейване на вдлъбнатата граница преобладава над сближаващия ефект на изпъкналата граница и лещата като цяло е дивергентна.

Опитайте се сами да изградите пътя на лъчите в тези видове лещи, които не сме разгледали, и се уверете, че те наистина се събират или разсейват. Това е страхотно упражнение и в него няма нищо трудно точно същите конструкции, които направихме по-горе!

Късогледството (миопията) е необичайна промяна в зрението, при която образът не попада върху ретината, а се формира пред нея. Основният фактор за развитието на късогледство се счита за дълъг престой модерен човекв затворено пространство, което свежда до нула зрителното натоварване на окото. Лещите за късогледство са най-много добър начинотървете се от този дефект. Те не само са удобни за носене, те са невидими и не причиняват дискомфорт, но и помагат за по-ясното предаване на картината, тъй като са в пряк контакт с очна ябълка.

Днес късогледството или миопията е често срещано заболяване, вродено или придобито в процеса на живот. При това заболяване човек вижда лошо и различава предмети в далечината.

Колкото по-висока е степента на миопия, толкова по-близо пациентът не вижда.

Заболяването има три форми в зависимост от обхвата на разпознаване на обекти:

• слаба форма, изисква увеличаване на зрението с три диоптъра;
• средна форма, зрението се коригира до 6 диоптъра;
• висока формамиопия - корекция на зрението на пациента над 6 диоптъра.

Въпреки че лечението на късогледство се провежда, в повечето случаи, ако решението на проблема с терапията не е хирургическа или лазерна корекция, то помага само да се спре процесът. по-нататъчно развитиекъсогледство. Малко пациенти успяха напълно да се отърват от болестта.

Лекарите, за да решат проблемите със зрението на пациентите, им предписват да носят очила или да се опитат да поставят контактни лещи.

Много от хората с диагноза късогледство правят своя избор в полза на контактни лещиза очи. И не става въпрос само за удобство, но и за по-рязко фокусиране на изображението.

Ако носите очила, разстоянието между стъклото и ретината може да изкриви изображението и да ограничи ъгъла му. Ако вземете контактни лещи, тогава това може лесно да се избегне, тъй като има директен контакт с ретината.

Много използват лещи поради липсата на зрителен дискомфорт при носенето им, тъй като те не се забелязват за очите. Също така, техните положителни аспекти включват липсата на ефект на замъгляване, което често се наблюдава при очила за очила, когато рязък спадтемпература заобикаляща среда.

Модерни материали, от които днес се правят контактни лещи, ви позволяват да ги носите достатъчно за дълго времеи да не се чувствате неудобно от това. Те са добре дишащи, не изсушават черупката на очите. Някои хора по много причини не могат да носят очила (спортисти, актьори). Именно за тях на помощ идват договорните лещи. Лещите непрекъснато се подобряват, което ги прави много удобни и комфортни за очите.

Ето основните положителни страниконтактни лещи преди носене на очила:

1. Бърза адаптация на очите. Слагайки лещи, човек свиква и забравя какво има в очите си. чужд предмет. Това ви позволява да направите корекция с достатъчно силни степени на късогледство, когато очилата не само изглеждат неестетични, но и практически безполезни.
2. Лещите могат да коригират до 50% загубено зрение. Точките могат да направят не повече от 2%.
3. Ако носите контактни лещи, обектите се виждат по-реалистично. С очила можете да се сблъскате с проблема с визуалното намаляване на обектите.
4. При различни степеникъсогледство и на двете очи, само лещи ще помогнат за постигане на същия фокус на изображението. Това е много важно при съпътстващ страбизъм или амблиопия.

Лещи и техните характеристики при миопия

Лечението на миопия включва двойно вдлъбнати лещи. Те могат да бъдат меки или твърди. Първите се използват по-често в практиката. Лещите са твърдихарактерен само за сложни случаи на миопия.

Контактните лещи за миопия могат да бъдат разделени на още два вида: силиконов хидрогел (най-безопасният до момента) и хидрогел. Кои са подходящи за пациента, офталмологът трябва да определи след това пълен прегледвизия на пациента и диагноза. Това е много важно, тъй като е невъзможно да изберете правилните лещи без предварителен преглед на очите. Само офталмолог ще избере правилни лещи, което не само ще помогне на пациента да вижда по-добре, но и ще осигури необходимо лечениеи корекция на зрението.

При избора те се основават на следните характеристики:

• материал: предпочитание се дава на варианти със силиконов хидрогел;
• радиусът на кривина, който трябва напълно да съответства на формата на роговицата на пациента, което гарантира усещане за комфорт;
• кацане на лещата в очите на пациента и нейния диаметър;
• броя на диоптрите за яснота на изображението;
• с астигматизъм се избират осите на цилиндъра;
• центъра на лещата и нейната дебелина

В зависимост от производителя, лещите могат да бъдат избрани на пазара според времето на носене. Този индикатор ви позволява да определите точно времепри които контактните лещи ще бъдат безопасни за очите.

И така, зад този знак се разграничават контактните лещи:

• за дневно носене, които се носят през целия ден и се свалят преди лягане;
• с гъвкав режим, предполага използване без отстраняване до 2 дни;
• с продължителен режим на носене (до 7 дни);
• с непрекъснат режим до месец.

Съвременната офталмология има и специално отношениемиопия са нощни лещи.

Това специфичен вид, който може и трябва да се носи само през нощта, по време на сън. На сутринта човек има 100% зрение, което продължава цял ден.

Нощните контактни лещи действат директно върху роговицата на окото с натиск. Това води до неговото образуване и преразпределение на натоварването. В същото време нощните лещи не причиняват дискомфорт на пациента. Офталмолозите казват, че в началото такова лечение може да причини сухота в очите. Но такива странични ефектимного бързо се елиминира със специални капки. След сън нощните лещи се свалят.

Положителен ефектза подобряване на зрението по този начин, всеки пациент поддържа по свой начин. При някои нощните лещи издържат до 24 часа, при други до няколко дни. Поради това не се препоръчва да се използват всяка вечер, а само по показания при влошаване и необходимост от коригиране на зрителната острота. Нощни лещи са добър вариантза тези, които страдат от късогледство и поради редица причини не могат да носят нито очила, нито контактни лещи.

Има и перифокални лещи, които се използват за лечение на късогледство при деца и възрастни. Уникални свойстваосигуряват постоянно въздействие върху окото на детето, коригирайки работата зрителен анализатор.

Перифокалните лещи се отличават със своята особеност в равномерното разпределение на светлинното натоварване върху цялата област на ретината.

Благодарение на това е възможно да се постигнат добри резултати при лечението. Перифокални лещи показват добри резултатии с усложнена миопия от астигматизъм.

Специалистът е този, който трябва да установи показанията на пациента за носенето им. Можете да изберете и предпишете перифокални лещи само с лекар.

Неща, които трябва да имате предвид, когато решавате за корекция на зрението с лещи

Всички положителни аспекти на контактните лещи в сравнение с очилата осигуряват повишаване на качеството на живот на пациент с миопия. Но това не означава, че проблемът с болестта е решен. Многобройни рекламни кампании, лекота на закупуване и лекота на използване на контактни лещи доведоха до факта, че мнозина правят избора сами, без да се свързват с офталмолог. Всичко това създава у хората погрешно впечатление за безопасност и води до опасни експерименти върху очите им.

За правилен изборвид контактни лещи, трябва да имате специални познания, достатъчно опит в тази област. Когато избирате, е важно да вземете предвид и да можете да комбинирате няколко параметъра наведнъж, възможно придружаващи заболявания. И само офталмолог може да направи това. Не се заблуждавайте от реклами за "уникални" лещи, които стават на абсолютно всеки и всеки. Няма такова нещо и носенето им ще ви донесе само вреда.

В допълнение, контактните лещи имат свои собствени противопоказания: те са чести алергични проявиочи, прекомерна сухота на роговицата, нарушения в състава на слъзната течност. Тези състояния изискват квалифицирано лечение, а носенето на лещи ще влоши ситуацията.

Първоначално пациентът може да почувства дискомфорт, но скоро започва пристрастяването. В бъдеще е важно да се следи състоянието на очите. Ако има дискомфорт, зачервяване, болка, болка, трябва незабавно да се консултирате с лекар. Но дори ако всичко е наред с вас, можете и трябва да бъдете прегледани от офталмолог два пъти годишно.

Опитният лекар винаги следи новостите в тази област. Следователно при следващата проверка той може не само да коригира параметрите, но и да препоръча по-модерна проба. Опитайте се да не се отказвате от нови модели. Често те са усъвършенствани, биосъвместими, което позволява на окото да се чувства по-комфортно, а възможността от възпаление е сведена до минимум. Някои материали имат овлажняващ ефект, което решава актуалния проблем на хиляди хора днес - "синдром на сухо око".

Когато избирате, трябва да използвате само съветите на Вашия лекар. Това ще ви помогне да изберете най-подходящия за вас вариант контактни лещи, който ще осигури бързо привикване и комфорт при носенето им.

двойноизпъкнала леща

Плоско-изпъкнала леща

Характеристики на тънките лещи

В зависимост от формите има колективен(положително) и разсейване(негативни) лещи. Групата на събирателните лещи обикновено включва лещи, при които средата е по-дебела от краищата им, а групата на разсейващите лещи са лещи, чиито краища са по-дебели от средата. Трябва да се отбележи, че това е вярно само ако индексът на пречупване на материала на лещата е по-голям от този на околната среда. Ако индексът на пречупване на лещата е по-малък, ситуацията ще бъде обратна. Например, въздушно мехурче във вода е двойно изпъкнала разсейваща леща.

Лещите се характеризират, като правило, с тяхната оптична сила (измерена в диоптри) или фокусно разстояние.

За изграждане оптични инструментис коригирана оптична аберация (предимно хроматична, поради дисперсия на светлината, - ахромати и апохромати), други свойства на лещите / техните материали също са важни, например индекс на пречупване, коефициент на дисперсия, пропускливост на материала в избрания оптичен диапазон.

Понякога оптичните системи за лещи/лещи (рефрактори) са специално проектирани за използване в среди с относително висок индекс на пречупване (вижте потапящ микроскоп, потапящи течности).

Видове лещи:
Събиране:
1 - двойно изпъкнала
2 - плоско-изпъкнал
3 - вдлъбнато-изпъкнал (положителен менискус)
Разпръскване:
4 - двойно вдлъбната
5 - плоско-вдлъбнат
6 - изпъкнал-вдлъбнат (отрицателен менискус)

Изпъкнало-вдлъбната леща се нарича менискуси може да бъде сборен (удебелява към средата) или разпръскващ (удебелява към краищата). Менискусът, чиито повърхностни радиуси са равни, има оптична сила, равна на нула (използва се за корекция на дисперсията или като покривна леща). И така, лещите на миопичните очила обикновено са отрицателни мениски.

Отличително свойство на събирателната леща е способността да събира лъчи, падащи върху нейната повърхност в една точка, разположена от другата страна на лещата.

Основните елементи на лещата: NN - главната оптична ос - права линия, минаваща през центровете на сферични повърхности, ограничаващи лещата; O - оптичен център - точка, която при двойно изпъкнали или двойно вдлъбнати (с еднакви повърхностни радиуси) лещи се намира на оптичната ос вътре в лещата (в центъра й).
Забележка. Пътят на лъчите е показан като в идеализирана (плоска) леща, без да се посочва пречупване на реалната фазова граница. Освен това е показано малко преувеличено изображение на двойноизпъкнала леща.

Ако светеща точка S се постави на известно разстояние пред събирателната леща, тогава светлинен лъч, насочен по оста, ще премине през лещата, без да се пречупи, а лъчите, които не преминават през центъра, ще се пречупят към оптичната ос и ще се пресичат в нея в някаква точка F, която ще бъде образът на точката S. Тази точка се нарича спрегнат фокус или просто фокус.

Ако светлината от много далечен източник попадне върху лещата, чиито лъчи могат да бъдат представени като движещи се в успореден лъч, тогава при излизане от лещата лъчите ще се пречупят под по-голям ъгъл и точката F ще се приближи до лещата на оптичната ос. При тези условия се нарича точката на пресичане на лъчите, излизащи от лещата основен фокус F ', а разстоянието от центъра на обектива до главния фокус - главното фокусно разстояние.

Лъчите, падащи върху разсейващата леща, при излизане от нея ще се пречупят към краищата на лещата, тоест ще се разпръснат. Ако тези лъчи продължат в обратна посока, както е показано на фигурата с пунктирана линия, тогава те ще се съберат в една точка F, която ще бъде фокустози обектив. Този фокус ще въображаем.

Видим фокус на разсейваща леща

Казаното за фокуса върху главната оптична ос се отнася в еднаква степен и за случаите, когато изображението на точка е разположено на вторична или наклонена оптична ос, т.е. линия, минаваща през центъра на лещата под ъгъл спрямо главната оптична ос. Равнината, перпендикулярна на главната оптична ос, разположена в главния фокус на лещата, се нарича главна фокална равнина, а в спрегнатия фокус - просто фокална равнина.

Събиращите лещи могат да бъдат насочени към обекта от всяка страна, в резултат на което лъчите, преминаващи през лещата, могат да се събират от едната или другата му страна. Така лещата има два фокуса - отпредИ отзад. Те са разположени на оптичната ос от двете страни на лещата на фокусно разстояние от центъра на лещата.

Изобразяване с тънка събирателна леща

При описанието на характеристиките на лещите беше взет предвид принципът за изграждане на изображение на светеща точка във фокуса на лещата. Лъчите, падащи върху лещата отляво, преминават през задния й фокус, а лъчите, падащи отдясно, преминават през предния фокус. Трябва да се отбележи, че при дивергентните лещи, напротив, задният фокус е разположен пред обектива, а предният е отзад.

Получава се изграждането чрез леща на изображение на обекти с определена форма и размер по следния начин: да кажем, че правата AB е обект на известно разстояние от лещата, много по-голямо от нея фокусно разстояние. От всяка точка на обекта през лещата ще преминат безброй много лъчи, от които за по-голяма яснота фигурата показва схематично хода на само три лъча.

Трите лъча, излизащи от точка А, ще преминат през лещата и ще се пресичат в съответните си точки на изчезване на A 1 B 1, за да образуват изображение. Полученото изображение е валиденИ с главата надолу.

В този случай изображението е получено в спрегнатия фокус в някаква фокална равнина FF, малко отдалечена от основната фокална равнина F'F', преминаваща успоредно на нея през главния фокус.

Ако обектът е на безкрайно разстояние от лещата, тогава изображението му се получава в задния фокус на лещата F ' валиден, с главата надолуИ намаленадо подобна точка.

Ако обектът е близо до лещата и е на разстояние, по-голямо от двойното фокусно разстояние на лещата, тогава изображението му ще бъде валиден, с главата надолуИ намаленаи ще бъде разположен зад основния фокус върху сегмента между него и двойното фокусно разстояние.

Ако даден обект е поставен на два пъти по-голямо от фокусното разстояние на лещата, тогава полученото изображение е от другата страна на лещата на двойно по-голямо фокусно разстояние от него. Изображението се получава валиден, с главата надолуИ равни по размерпредмет.

Ако обект е поставен между предния фокус и двойното фокусно разстояние, тогава изображението ще бъде взето извън двойното фокусно разстояние и ще бъде валиден, с главата надолуИ уголемени.

Ако обектът е в равнината на предния основен фокус на лещата, тогава лъчите, преминали през лещата, ще вървят успоредно и изображението може да се получи само в безкрайност.

Ако обектът е поставен на разстояние, по-малко от основното фокусно разстояние, тогава лъчите ще напуснат лещата в разнопосочен лъч, без да се пресичат никъде. Това води до изображение въображаем, директенИ уголемени, т.е. в този случай лещата работи като лупа.

Лесно е да се види, че когато обектът се приближава от безкрайност към предния фокус на лещата, изображението се отдалечава от задния фокус и когато обектът достигне предната фокусна равнина, е в безкрайност от нея.

Този модел има голямо значениена практика различни видовефотографска работа, следователно, за да се определи връзката между разстоянието от обекта до лещата и от лещата до равнината на изображението, е необходимо да се знае основната формула на лещата.

Формула за тънки лещи

Разстоянията от точката на обекта до центъра на лещата и от точката на изображението до центъра на лещата се наричат ​​спрегнати фокусни разстояния.

Тези величини са зависими една от друга и се определят по формула т.нар формула тънка леща :

къде е разстоянието от лещата до обекта; - разстояние от обектива до изображението; е основното фокусно разстояние на обектива. В случай на дебела леща формулата остава непроменена с единствената разлика, че разстоянията се измерват не от центъра на лещата, а от основните равнини.

За намиране на едно или друго неизвестно количество с две известни се използват следните уравнения:

Трябва да се отбележи, че знаците на количествата u , v , fсе избират въз основа на следните съображения - за реално изображение от реален обект в събирателна леща - всички тези величини са положителни. Ако изображението е въображаемо - разстоянието до него се приема за отрицателно, ако обектът е въображаем - разстоянието до него е отрицателно, ако лещата е дивергентна - фокусното разстояние е отрицателно.

Мащаб на изображението

Мащабът на изображението () е съотношението на линейните размери на изображението към съответните линейни размери на обекта. Това съотношение може да бъде косвено изразено като дроб, където е разстоянието от лещата до изображението; е разстоянието от лещата до обекта.

Тук има редукционен фактор, т.е. число, показващо колко пъти линейните размери на изображението са по-малки от действителните линейни размери на обекта.

В практиката на изчисленията е много по-удобно това съотношение да се изрази чрез или , където е фокусното разстояние на лещата.

.

Изчисляване на фокусното разстояние и оптичната сила на обектива

Лещите са симетрични, тоест имат еднакво фокусно разстояние независимо от посоката на светлината - наляво или надясно, което обаче не се отнася за други характеристики, като аберациите, чиято големина зависи от това коя страна на лещата е обърната към светлината.

Комбинация от множество лещи (центрирана система)

Лещите могат да се комбинират помежду си за изграждане на сложни оптични системи. Оптичната сила на система от две лещи може да се намери като проста сума от оптичните мощности на всяка леща (при условие, че и двете лещи могат да се считат за тънки и са разположени близо една до друга на една и съща ос):

.

Ако лещите са разположени на известно разстояние една от друга и техните оси съвпадат (система от произволен брой лещи с това свойство се нарича центрирана система), тогава тяхната обща оптична мощност може да се намери с достатъчна степен на точност от следния израз:

,

където е разстоянието между главните равнини на лещите.

Недостатъци на обикновения обектив

В съвременната фотографска техника се поставят високи изисквания към качеството на изображението.

Изображението, дадено от обикновен обектив, поради редица недостатъци, не отговаря на тези изисквания. Отстраняването на повечето от недостатъците се постига чрез подходящ избор на няколко лещи в центрирана оптична система - обектив. Изображенията, направени с прости обективи, имат различни недостатъци. Недостатъците на оптичните системи се наричат ​​аберации, които се разделят на следните видове:

• Геометрични аберации
• Дифракционна аберация (тази аберация се причинява от други елементи оптична система, и няма нищо общо със самия обектив).

Лещи със специални свойства

Лещи от органичен полимер

Контактни лещи

кварцови лещи

Кварцово стъкло - претопен чист силициев диоксид с незначителни (около 0,01%) добавки на Al 2 O 3 , CaO и MgO. Характеризира се с висока термична стабилност и инертност към много химикали с изключение на флуороводородна киселина.

Кой не знае обичайната лупа, подобна на зърно от леща. Ако такова стъкло - нарича се още двойно изпъкнала леща - се постави между обект и окото, тогава изображението на обекта изглежда увеличено няколко пъти за наблюдателя.

Каква е тайната на такова увеличение? Как да обясним, че обектите, гледани през двойно изпъкнала леща, ни изглеждат по-големи от действителния им размер?

За да разберем добре причината за това явление, трябва да си припомним как се разпространяват светлинните лъчи.

Ежедневните наблюдения ни убеждават, че светлината се разпространява по права линия. Спомнете си например как понякога слънцето, скрито от облаци, ги пронизва с директни, ясно видими снопове лъчи.

Но винаги ли лъчите на светлината са прави? Оказва се не винаги.

Направете например такъв експеримент.

В капака, който плътно покрива прозореца на вашата стая, направете Фиг. 6< прямолинейный

Малка дупка. Лъч светлина, лъч светлина, удрящ друг -

Преминавайки през тази дупка, „минавам през околната среда - Във водата, ОТ -

Рисува "в тъмна стая директно - променя посоката си,

G "и 1 се пречупва,

Линейна следа. Но сложете на

Пътят на лъча към буркан с вода и ще видите, че лъчът, удряйки водата, ще промени посоката си или, както се казва, ще "пречупи" (фиг. 6).

Така може да се наблюдава пречупването на светлинните лъчи, когато те навлязат в друга среда. Така че, докато лъчите са във въздуха, те са праволинейни. Но щом по пътя им се срещне друга среда, като вода, светлината се пречупва.

Това е същото пречупване, което изпитва светлинен лъч, когато преминава през двойно изпъкнала лупа. В този случай лещата събира светлинни лъчи
в тесен заострен лъч (това, между другото, обяснява факта, че с помощта на лупа, която събира лъчи светлина в тесен лъч, можете да подпалите цигари, хартия и т.н. на слънце).

Но защо лещата увеличава изображението на обект?

Ето защо. виж просто оковърху предмет, като например лист от дърво. Лъчите на светлината се отразяват от листа и се събират в окото ви. Сега поставете двойноизпъкнала леща между окото и листа. Светлинните лъчи, преминаващи през лещата, ще бъдат пречупени (фиг. 7). въпреки това човешко оконе изглеждат счупени. Наблюдателят все още усеща правотата на светлинните лъчи. Изглежда, че ги продължава по-нататък, отвъд лещата (вижте пунктираните линии на фиг. 7), а обектът, наблюдаван през двойноизпъкналата леща, изглежда уголемен за наблюдателя!

Е, какво се случва, ако лъчите на светлината, вместо да попаднат в окото на наблюдателя, продължат

По-нататък? След пресичане в една точка, наречена фокус на лещата, лъчите отново ще се разминат. Ако поставим огледало на пътя им, ще видим в него уголемен образ на същия лист (фиг. 8). Той обаче ще ни се представи в обърнат вид. И това е съвсем разбираемо. В крайна сметка, след като се пресекат във фокуса на лещата, светлинните лъчи отиват по-нататък в същата праволинейна посока. да

Очевидно е, че в този случай лъчите от върха на листа са насочени надолу, а лъчите, идващи от основата му, се отразяват в горната част на огледалото.

Това свойство на двойно изпъкналата леща - способността да събира лъчи светлина в една точка - се използва във фотографски апарат.