26.02.2026
Линзы. Оптическая сила линзы
Линза — деталь из прозрачного однородного материала, ограниченная криволинейными (чаще всего сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями.
В зависимости от формы различают два типа линз:
1) собирающие — линзы, у которых середина толще их краёв;
2) рассеивающие — линзы, края которых толще середины.
Собирающие: 1 — двояковыпуклая; 2 — плоско-выпуклая; 3 — вогнуто-выпуклая.
Рассеивающие: 4 — двояковогнутая; 5 — плоско-вогнутая; 6 — выпукло-вогнутая.
Если через центры кривизны поверхностей линзы провести прямую AB, то эта прямая будет называться главной оптической осью линзы.
Главная оптическая ось линзы — это прямая, проведённая через центры сферических поверхностей.
Если на собирающую линзу пустить пучок света параллельно главной оптической оси, то после прохождения лучей через линзу они пересекутся в одной точке F, которая называется фокусом линзы.
Расстояние от оптического центра линзы до фокуса называется фокусным расстоянием.
Если пустить пучок света параллельно главной оптической оси на рассеивающую линзу, то после прохождения через линзу получится расходящийся пучок, как бы выходящий из фокуса линзы. Это мнимый фокус (лучи не проходят через него в действительности, нам это только кажется).
В рассеивающей линзе фокусное расстояние принято считать отрицательным.
F<0.
Оптическая сила D линзы зависит как от радиусов кривизны R1 и R2 ее сферических поверхностей, так и от показателя преломления n материала, из которого изготовлена линза: D=1F=(n−1)(1R1+1R2).
Если поместить рассеивающую линзу в среду с показателем преломления большим, чем у вещества, из которого она сделана, то линза будет действовать как собирающая.
Аналогично, если поместить собирающую линзу в среду с большим показателем преломления, чем у вещества, из которого она сделана, то линза будет действовать как рассеивающая.
Основной характеристикой и мерой преломляющего действия линзы служит её оптическая сила.
Оптическая сила — это физическая величина, характеризующая преломляющую способность линз и оптических систем линз.
Оптическая сила линзы обозначается латинской буквой D и измеряется в диоптриях (дптр).
D=1F, где F — фокусное расстояние линзы.
Оптической силой в одну диоптрию обладает линза с фокусным расстоянием 1 м.
1 дптр = 1 м−1.
Для расчёта оптической силы линзы необходимо, чтобы фокусное расстояние было выражено в метрах.
У собирающих линз оптическая сила положительна, у рассеивающих — отрицательна, так как фокусное расстояние собирающих линз положительное, а рассеивающих — отрицательное.
Оптическая сила системы, состоящей из двух линз с оптическими силами D1 и D2, определяется формулой:
D=D1+D2−dD1D2,
где d — расстояние между линзами.
В случае тонких линз, сложенных вместе, формула приобретает вид:
D=D1+D2.
Оптическая сила системы из двух или более тонких линз, сложенных вместе, равна алгебраической сумме их оптических сил.
D=D1+D2+...+Dn.
