Физика 8 класс
Задание #1
Вопрос:
Выберете верные утверждения о линзах
Укажите истинность или ложность вариантов ответа:
__ Линзы бывают выпуклыми и вогнутыми
__ У линзы есть такая характеристика, как оптическая сила, которая всегда больше нуля
__ Не все линзы прозрачны
__ Не все линзы имеют одинаковую кривизну
Задание #2
Вопрос:
Сопоставьте понятия в левом столбике с понятием или определением в правом столбике
Укажите соответствие для всех 4 вариантов ответа:
1) Рассеивающая линза
2) Линза, края которой тоньше, чем середина
3) Величина, обратная метру
4) Линия, которая проходит через оптический центр
5) Линия, которая соединяет центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу
__ Выпуклая линза
__ Вогнутая линза
__ Оптическая ось
__ Диоптрия
Задание #3
Вопрос:
Допустим, оптическая сила линзы равна -3 дптр. Что можно с уверенностью сказать об изображении, которое даст эта линза?
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) Изображение будет перевернутым
2) Изображение будет действительным и уменьшенным
3) Изображение будет прямым и мнимым
4) Ничего нельзя сказать, потому что не существует линзы с отрицательной оптической силой
Задание #4
Вопрос:
Фокусное расстояние собирающей линзы больше двух метров. Значит,…
Выберите несколько из 5 вариантов ответа:
1) Оптическая сила больше двух метров
2) Оптическая сила меньше половины диоптрии
3) Точка пересечения преломленных линзой лучей лежит более, чем за 2 метра от оптического центра линзы
4) Лучи, прошедшие сквозь линзу распространяются менее, чем на 2 метра
5) Если отойти от линзы больше, чем на 2 метра, она начнёт показывать фокусы
Задание #5
Вопрос:
Фокус линзы называется мнимым, если…
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) линза собирательная
2) его не видно
3) он образован пересечением продолжений преломленных линзой лучей
4) он образован пересечением преломленных линзой лучей
5) нельзя определить точное фокусное расстояние линзы
Задание #6
Вопрос:
В очках используется рассеивающая линза, фокусное расстояние которой равно 25 см. Сколько диоптрий в таких очках?
Запишите число:
На этот вопрос еще никто не ответил. Напишите свой ответ или воспользуйтесь поиском:
Выберете верные утверждения о линзах 1)Линзы бывают выпуклыми и вогнутыми
2)У линзы есть такая характеристика, как оптическая сила, которая всегда больше нуля
3)Не все линзы прозрачны
4)Не все линзы имеют одинаковую кривизну
Предыдущий
вопрос
Следующий
вопрос
Линза — это прозрачный оптический компонент, используемый для фокусировки или дефокусировки излучения, излучаемого периферийным объектом. Световые лучи, прошедшие линзу, формируют действительное или мнимое изображение.
Изображения, формируемые линзами, возникают из-за преломления света. Выпуклая линза еще называется собирающей или положительной. Она фокусирует лучи, исходящие от точечного объекта, в определенной точке; следовательно, сформированное изображение считается действительным.
Двояковыпуклая линза – это линза с двумя выпуклыми поверхностями, оптические центры которых совпадают.
Рисунок 1 – Схема ДВЛ
Когда излучение попадает на края линзы, оптические лучи становятся параллельны друг другу.
Типы линз
По кривизне двух оптических плоскостей линзы бывают двух типов: двояковыпуклые, выпукло-вогнутые
и с одной плоской стороной. Элемент является двояковыпуклым, если обе плоскости выпуклые.
Двояковыпуклые линзы (ДВЛ) применяются как увеличительные или конденсирующие компоненты. Они также находят применение во многих системах формирования изображений, таких как телескопы, монокуляры, микроскопы, бинокли, камеры, проекторы и т. д.
ДВЛ представляют собой простые симметричные элементы, которые содержат две выпуклые линзы со сферической формой, каждая из которых имеет одинаковый радиус кривизны (см. рис 1).
Формула ДВЛ
Для расчета фокусного расстояния сферической линзы можно применить уравнение для толстой линзы, приведенное ниже. В этом выражении n — показатель преломления материала, R1 и R2 — радиусы кривизны, а d — толщина.
Для двояковыпуклых линз, у которых передний и задний радиусы кривизны равны по величине и противоположны по знаку, R1 = -R2 = R, имеем
Типовые материалы и параметры линз
BK7, вероятно, представляет собой наиболее распространенное оптическое стекло, из которого производят высококачественные оптические компоненты видимого и ближнего инфракрасного диапазона. Его обычно выбирают всякий раз, когда дополнительные преимущества УФ плавленого кварца (то есть хорошее пропускание в УФ и более низкий коэффициент теплового расширения) не являются необходимыми. Его высокая однородность, низкое содержание пузырьков и включений, а также простота изготовления делают его хорошим выбором для пропускающей оптики. BK7 также относительно твердый материал, он показывает хорошую устойчивость к царапинам.
CaF2 обычно используется для приложений, требующих высокого пропускания в инфракрасном и ультрафиолетовом спектральных диапазонах. Его чрезвычайно высокий порог лазерного повреждения делает CaF2 полезным для использования с эксимерными лазерами. Материал демонстрирует низкий показатель преломления, варьирующийся от 1,35 до 1,51 в диапазоне его использования от 180 нм до 8,0 мкм. Фторид кальция также довольно химически инертен и обладает превосходной твердостью.
Линзы из ZnSe особенно хорошо подходят для использования с мощными CO2-лазерами.
|
Материал |
|
|
BK7 |
350 нм — 2.0 мкм |
|
УФ Плавленый кварц |
185 нм — 2.1 мкм |
|
CaF2 |
0.18 — 8.0 мкм |
|
ZnSe |
0.6 — 21.0 мкм, обычно используется AR покрытие 7 мкм — 12 мкм |
Так как данные оптические элементы применяются в высокоточных оптических установках, необходимо тщательно подбирать изделие под конкретную задачу, ориентируясь на допуски.
- Допуск диаметра: критический механический допуск, который необходимо учитывать при установке оптики. Отклонения от номинального диаметра могут помешать правильной посадке линз в их монтажном приспособлении, что приведет к децентрализации или наклону внутри оптического узла.
- Центрирование: точное выравнивание оптической оси гарантирует, что линзы могут использоваться в сложных приложениях для обработки изображений. В сочетании с упомянутыми выше прецизионными допусками на диаметр, строгие допуски на центровку обеспечивают минимальное биение изображения в оптической сборке.
- Качество поверхности: даже незначительные царапины или ямки на оптической плоскости элемента могут привести к рассеянию лучей, что может быть вредным для лазерных приложений. Данный параметр также влияет на порог лазерного повреждения. Объективы с плохим допуском на данный параметр могут выйти из строя при воздействии излучения даже средней мощности. Царапины и углубления на линзе также могут привести к тому, что лазерный свет будет рассеиваться взад и вперед, разрушая покрытие.
Пример важности допусков
В расширителях луча ошибки центрирования могут привести к дрейфу луча, в результате чего выходной луч не параллелен входному лучу. Дрейф луча усложняет юстировку лазерных систем, поскольку требует наклона механического корпуса для компенсации несоосности входной и выходной осей.
Рисунок 2 — Влияние ошибок центрирования на расширитель луча
Типичные характеристики линз приведены в таблице ниже.
|
Параметр |
|
|
Неравномерность поверхности |
λ/4 |
|
Качество поверхности |
40-20 S-D |
|
Допуск на толщину |
±0.1 мм |
|
Допуск на диаметр |
+0.0 / -0.1 мм |
|
Центровка |
<3 угловых минут |
|
Световой диаметр |
>90% от диаметра линзы |
|
Допуск на фокусное расстояние |
±1% |
Многие линзы имеют антиотражающие покрытия на своих плоскостях, которые существенно уменьшают отражения, вызванные изменением показателя преломления. Обратите внимание, однако, что это работает только в ограниченном диапазоне длин волн. Существует компромисс между сильным подавлением отражений и широкой полосой пропускания.
ДВЛ работают лучше всего, когда объект и изображение находятся на противоположных сторонах линзы, а отношение объекта к расстоянию до изображения (сопряженное соотношение) составляет от 0,2 до 5.
ДВЛ исправляют следующие проблемы, возникающие в оптических системах:
- Кома
- Искажение
- Хроматические и сферические аберрации
Благодаря своим особенностям, ДВЛ применяются для фокусировки лучей в объективах и конденсорах. Они обеспечивают меньший фокус по сравнению с аналогичными плоско-выпуклыми линзами. ДВЛ также применяются как расширители пучка и в комбинациях с другими оптическими элементами в проекционных системах.
Применение
Ниже приведены самые распространенные сферы использования ДВЛ:
- в очках
У человека могут быть такие проблемы, как дальнозоркость или близорукость, поскольку хрусталик глаза не может правильно фокусировать лучи на сетчатке. У человека, страдающего дальнозоркостью, изображение, формируемое хрусталиком, находится далеко за сетчаткой. ДВЛ, установленная перед глазом, может скорректировать эту проблему. Она уменьшает длину фокусировки, и излучение должным образом фокусируется на сетчатке.
- в фотоаппаратах
В фотоаппаратах ДВЛ используется для фокусировки на изображении, а также для увеличения изображения объекта. Кроме того, объектив камеры состоит из комбинации выпуклой и вогнутой линз, за которыми следует вторая выпуклая линза.
- в микроскопах
В микроскопе ДВЛ увеличивают изображения. Микроскопы создают увеличенные изображения очень маленьких объектов, для этого очень полезны выпуклые линзы. Более того, простые микроскопы в большинстве своем состоят из трех линз.
-
-
February 4 2010, 00:13
- Образование
- Cancel
Школьное.
Автокефальные механические колебания.
Линзы бывают выпуклые и впуклые.
Знаю, что последнее не ново, но как-то слишком часто в последнее время слышу это от учеников ))
Линзы
19.05.2020.
Тест. Физика, 8 класс
Будьте внимательны! У Вас есть 10 минут на прохождение теста. Система оценивания — 5 балльная. Разбалловка теста — 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса. Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. С допущенными ошибками и верными ответами можно будет ознакомиться после прохождения теста. Удачи!
Список вопросов теста
Вопрос 1
Выберете верные утверждения о линзах
Варианты ответов
- Линзы бывают выпуклыми и вогнутыми
- У линзы есть такая характеристика, как оптическая сила, которая всегда больше нуля
- Не все линзы прозрачны
- Не все линзы имеют одинаковую кривизну
Вопрос 2
Сопоставьте понятия в левом столбике с понятием или определением в правом столбике
1.
Рассеивающая линза
2.
Линза, края которой тоньше, чем середина
3.
Величина, обратная метру
4.
Линия, которая проходит через оптический центр
5.
Линия, которая соединяет центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу
Варианты ответов
- Выпуклая линза
- Вогнутая линза
- Оптическая ось
- Диоптрия
Вопрос 3
Допустим, оптическая сила линзы равна -3 дптр. Что можно с уверенностью сказать об изображении, которое даст эта линза?
Варианты ответов
- Изображение будет перевернутым
- Изображение будет действительным и уменьшенным
- Изображение будет прямым и мнимым
- Ничего нельзя сказать, потому что не существует линзы с отрицательной оптической силой
Вопрос 4
Фокусное расстояние собирающей линзы больше двух метров. Значит,…
Варианты ответов
- Оптическая сила больше двух метров
- Оптическая сила меньше половины диоптрии
- Точка пересечения преломленных линзой лучей лежит более, чем за 2 метра от оптического центра линзы
- Лучи, прошедшие сквозь линзу распространяются менее, чем на 2 метра
- Если отойти от линзы больше, чем на 2 метра, она начнёт показывать фокусы
Вопрос 5
Глядя на рисунок можно сказать, что:
Варианты ответов
- Он построен заведомо неверно
- Карандаш находится на фокусном расстоянии от линзы
- Карандаш находится на расстоянии, которое вдвое больше, чем фокусное расстояние
- Нельзя сказать ничего конкретного
- Линза выпуклая
Вопрос 6
Фокус линзы называется мнимым, если…
Варианты ответов
- линза собирательная
- его не видно
- он образован пересечением продолжений преломленных линзой лучей
- он образован пересечением преломленных линзой лучей
- нельзя определить точное фокусное расстояние линзы
Вопрос 7
Глядя на рисунок, можно сказать, что:
Варианты ответов
- Он построен заведомо неверно
- Линза рассеивающая
- Эта линза не даст изображения карандаша в рамках рисунка
- Изображение сформируется с той же стороны от линзы, с которой находится карандаш
- Карандаш находится от линзы на расстоянии больше фокусного расстояния линзы
Вопрос 8
В очках используется рассеивающая линза, фокусное расстояние которой равно 25 см. Сколько диоптрий в таких очках?
Вопрос 9
На рисунке показаны красный и синий квадраты метр на метр, расстояние между которыми ничтожно мало. У вас есть две линзы с оптической силой 2 дптр и -5 дптр. Как их можно расположить, чтоб преломленные лучи (или их продолжения) — все пересеклись в черной точке?
Варианты ответов
- Линзу в -5 дптр расположить в синем квадрате на 20 см от точки, а линзу в 2 дптр — в красном на расстоянии 50 см от точки
- Линзу в -5 дптр расположить в синем квадрате на 50 см от точки, а линзу в 2 дптр — в красном на расстоянии 20 см от точки
- Линзу в -5 дптр расположить в красном квадрате на 20 см от точки, а линзу в 2 дптр — в синем на расстоянии 50 см от точки
- Линзу в -5 дптр расположить за пределами синего квадрата на 5 м от точки, а линзу в 2 дптр — за пределами красного на расстоянии 2 м от точки
- Обе линзы расположить в синем квадрате: линзу в -5 дптр на 20 см от точки, а линзу в 2 дптр — на 50 см от точки.
- Обе линзы расположить в красном квадрате: линзу в -5 дптр на 50 см от точки, а линзу в 2 дптр — на 20 см от точки.
Вопрос 10
На каком расстоянии должен находиться объект от двояковыпуклой линзы, чтобы его изображение сформировалось в фокусе линзы?
Варианты ответов
- На очень маленьком
- На очень большом
- На фокусном (тогда изображение сформируется в фокусе с другой стороны линзы)
- В зависимости от оптической силы линзы
- Образование
- Cancel
Школьное.
Автокефальные механические колебания.
Линзы бывают выпуклые и впуклые.
Знаю, что последнее не ново, но как-то слишком часто в последнее время слышу это от учеников ))
Выберете верные утверждения о линзах 1)Линзы бывают выпуклыми и вогнутыми
2)У линзы есть такая характеристика, как оптическая сила, которая всегда больше нуля
3)Не все линзы прозрачны
4)Не все линзы имеют одинаковую кривизну
Предыдущий
вопрос
Следующий
вопрос
Линзы. Ход лучей.
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.
 |
| Рис. 1. Преломление в двояковыпуклой линзе |
Проще всего обстоит дело с лучом, идущим вдоль главной оптической оси — оси симметрии линзы. На рис. 1 этот луч выходит из точки 
. Главная 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.
 |
| Рис. 2. Сферическая аберрация в двояковыпуклой линзе |
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.
| Точная фокусировка широкого пучка действительно возможна, но для этого поверхность линзы должна иметь не сферическую, а более сложную форму. Шлифовать такие линзы — дело трудоёмкое и нецелесообразное. Проще уж изготавливать сферические линзы и бороться с появляющейся сферической аберрацией. Кстати, аберрация называется сферической как раз потому, что возникает в результате замены оптимально фокусирующей сложной несферической линзы на простую сферическую. |
Весьма приемлемой фокусировки можно добиться, если использовать узкий световой пучок, идущий вблизи главной оптической оси. Тогда сферическая аберрация почти незаметна — посмотрите на рис. 3.
 |
| Рис. 3. Фокусировка узкого пучка собирающей линзой |
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.
 |
| Рис. 4. Преломление в двояковогнутой линзе |
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.
 |
| Рис. 5. Сферическая аберрация в двояковогнутой линзе |
 |
| Рис. 6. Преломление узкого пучка в рассеивающей линзе |
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.
Наряду с двояковогнутой линзой мы видим плосковогнутую (одна из поверхностей которой плоская) и выпукло-вогнутую линзу. Вогнутая поверхность выпукло-вогнутой линзы искривлена в большей степени, так что рассеивающее действие вогнутой границы преобладает над собирающим действием выпуклой границы, и в целом линза оказывается рассеивающей.
 |
| Рис. 7. Собирающие линзы |
 |
| Рис. 8. Рассеивающие линзы |
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!
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Линзы. Ход лучей.» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.
Публикация обновлена:
04.09.2023