Подобие в оптике
Зеркало, поверхность которого представляет собой плоскость, назы-вают плоским зеркалом. Когда предмет находится перед зеркалом, то кажется, что за зеркалом находится такой же предмет. То, что мы видим за зеркалом, называется изображением предмета. Для построения изображения точки в плоском зеркале, достаточно выбрать два произвольных луча. При точке O1 строим угол а равный углу а (по закону отражения света), а при точке О2 строим угол b`, равный углу b. Продолжим отра-женные лучи до их пересечения. Глаз видит изображение светящейся точки в том месте, где пересекаются лучи, попавшие в поле зрения.
ПВ плоском зеркале имеет место пересечение продолжения лучей, т. е. мнимое пересечение. В этом случае глаз видит изображение, которое называется мнимым. Точка S1 и будет изображением точки S. Это изображение мнимое, так как пересекаются не сами лучи, а их продолжения (световая энергия в эту точку не поступает).
© Санкт-Петербург, лицей №590, Ильин Павел, ученик 9а класса
Физика геометрическая оптика как строить изображение
Пособие по физике «Геометрическая оптика».
Построение и зображений в тонкой собирающей линзе.
Для построения изображения в линзе важную роль играет расстояние предмета от линзы, которое обозначают буквой d . Фокусное расстояние, как и сам фокус, обозначают буквою F. Введем понятие двойного фокусного расстояния, которое обозначают 2F. Пусть предмет (стрелка АВ) находится за двойным фокусным расстоянием от собирающей линзы (рис. слева): d > 2 F. Чтобы построить изображение точки В, используем два «удобные» луча: первый луч проведем
параллельно к главной оптической оси, после преломления он пройдёт через главный фокус; другой луч проходит через оптический центр линзы не преломляясь. На пересечении преломленных лучей находится точка В1 — изображение точки В. Поскольку стрелка АВ перпендикулярна к главной оптической оси, то её изображение также перпендикулярно к главно
й оптической оси.
Имеем изображение А1 В1 — уменьшенное, обратное, действительное и расположенное между фо кусом и двойным фокусом.
Изображение, созданное линзой, характеризуют по размерам, прямое или обратное, действительное или воображаемое, и показывают расположение относительно линзы.
Построение изображения в рассеивающей линзе.
Предмет АВ находится за фокусом рассеивающей линзы (рис. справа). Снова используем «удобные» лучи: первый луч идёт параллельно к г лавной оптической оси и преломляется линзой так, что его продолжение проходит через фокус (пунктир на рисунке); второй луч, не преломляясь, проходит через оптический центр линзы.
На пересечении второго луча и продолжении хода первого луча имеем изображение точки В — точку В1.
Опускаем перпендикуляр на главную оптическую ось из точки В1 и получаем точку А1 — изображение точки А.
Следовательно, А1 В1 — уменьшенное, прямое, воображаемое изображение, расположенное между воображаемым фокусом и линзой.
Рассмотрим несколько случаев построения изображений в зависимости от места, где находится предмет.
На рисунке справа изображен тот случай, когда предмет находится ровно между линзой и фокусом линзы, значит увеличенное изображение получитсяпрямо в фокусе.
На этом рисунке предмет находится на расстоянии в 1/3 фокусного от линзы, и мы получаем изображение предмета посередине между фокусом и линзой.
Построение изображения предмета в рассеивающей линзе
П остроим и опишем изображение вектора ВА, получаемое в рассеивающей линзе.
1. Проведём из точки А к линзе луч, параллельный главной оптической оси.
Для построения дальнейшего хода этого луча, после преломления в линзе, построим мнимое продолжение луча, проходящие через мнимый главный фокус.
2. Из точки А проведём луч, проходящий через оптический центр линзы. Этот луч не будет преломляться.
3. На пересечении луча, проходящего через оптический центр и мнимого продолжения луча, идущего параллельно главной оптической оси, получим точку А’. Эта точка является изображением точки А.
4. Аналогично построим изображение точки В. Соединив точки В’ и А’, получим изображение вектора ВА.
Полученное изображение имеет следующие характеристики:
1. оно мнимое, так как пересекаются не два луча, а луч и мнимое продолжение луча;
2. изображение прямое;
3. изображение имеет меньшие размеры, чем предмет;
4. изображение находится с той же стороны от линзы, что и предмет, но ближе к линзе.
Построение изображения точки, находящейся на главной оптической оси
1. Проведём из точки А к линзе произвольный луч.
2. Параллельно этому лучу, проведём побочную оптическую ось. Побочная оптическая ось пересечёт фокальную плоскость в токе F’ – побочном фокусе.
3. Луч, после преломления в линзе, пересечёт побочную оптическую ось в побочном фокусе F’.
4. Точка пересечения луча с главной оптической осью A’ будет изображением точки А.