Сделай Сам (Знание) 2008-01, страница 92

пучок параллельных лучей, например от солнечного света, то лучи света после выхода из линзы, отклоняясь от своего первоначального направления, собираются в точке Fi на главной оптической оси MN, которая называется фокусом линзы, а расстояние OFi — фокусным расстоянием и обозначается буквой fj (рис. 3). Существо опыта не изменяется, если на линзу направить пучок параллельных лучей справа, и в этом случае лучи, проходя линзу, собираются в фокусе F. Фокусы F и F[ называются передним и задним фокусами и, соответственно, f и f\ — передним и задним фокусными расстояниями; как увидим дальше, они по величине равны: f = f[.

Отклонение от своего направления параллельных лучей, прошедших собирающую линзу, объясняется очень просто. Собирающую линзу можно представить в виде совокупности большого количества трапецеидальных призм, расширяющихся к низу и прямоугольной призмы в центре (рис. 3, в). Каждая призма характеризуется боковыми сторонами, наклоненными под углом р к основанию, и их наклоны зависят от места расположения трапецеидальной призмы в теле линзы. Возьмем призму CDEF и направим на нее слева луч 1, который, проходя ее по законам оптики, отклоняется от своего направления к ее основанию CF, и величина отклонения луча зависит от наклона боковых сторон призмы. Чем больше их наклон, тем больше отклоняется луч от своего первоначального направления (рис. 3, г). Таким образом, параллельные лучи в потоке света, направляемые на собирающую линзу, каждый из которых, проходя через свою призму и отклоняясь от своего первоначального направления, собирается в точке фокуса.

Далее рассмотрим прохождение еще двух характерных лучей через оптический центр С линзы.

Луч света 2, направляемый по главной оптической оси MN через прямоугольную призму ABKL, проходит без изменения первоначального направления (рис. 3, д).

Луч света 3, направляемый через оп

тический центр линзы О под некоторым углом а к главной оптической оси MN, проходя прямоугольную призму ABKL, имеет такое же направление. Но он смешен от него на некоторую величину 5, которую в тонких линзах можно не учитывать (рис.3, д).

Таким образом, любые лучи света, направляемые через оптический центр линзы О, проходят линзу, не изменяя своего направления, как, например, лучи 2 и 3 на рис 3, д. Этими характерными лучами пользуются при построении изображений в линзах.

Свойство собирающей линзы собирать в фокусе параллельные лучи, направляемые на нее, можно использовать для концентрации тепловой энергии солнечных лучей в одной точке, благодаря чему можно зажигать легковоспламеняющиеся предметы: бумагу, мох, бересту и т.д. Герои Ж. Верна широко применяли это свойство линзы для добывания огня во время своих путешествий. Автор в романе «Дети капитана Гранта» пишет: «...Паганель вывинтил из подзорной трубы линзу и. поймав с ее помощью солнечные лучи, зажег мох без труда». А Сайрес Смит в романе «Таинственный остров» «...изготовил линзу из двух выпуклых стекол от карманных часов, сложив, слепил их глиной и наполнил ее водой и, собрав солнечные лучи с ее помощью, воспламенил мох».

Фокусы в рассеивающих линзах. Если направить на рассеивающую линзу пучок параллельных лучей, то они, проходя линзу, в отличие от собирающей, расходятся и при продолжении линий рассеянных лучей в обратном направлении пересекаются в точке фокуса F_b (рис.4, а). При установке в точке фокуса маленького экрана, не мешающего попаданию лучей на линзу, мы не получим на нем светящейся точки, потому что фокус Fj — мнимый и воображаемый; его изображение не получается непосредственно на экране, как в собирающей линзе. Расстояние OF_b представляет фокусное расстояние и обозначается буквой fj.

Расхождение параллельных лучей, прошедших рассеивающую линзу, так

90