Что такое линза? Линзы. Оптическая сила линзы Зачем носить контактные линзы

1) Изображение может быть мнимое или действительное . Если изображение образовано самими лучами (т.е. в данную точку поступает световая энергия), то оно действительное, если же не самими лучами, а их продолжениями, то говорят, что изображение мнимое (световая энергия не поступает в данную точку).

2) Если верх и низ изображения ориентированы аналогично самому предмету, то изображение называется прямым . Если же изображение перевернуто, то его называют обратным (перевернутым) .

3) Изображение характеризуется приобретаемыми размерами: увеличенное, уменьшенное, равное.

Изображение в плоском зеркале

Изображение в плоском зеркале является мнимым, прямым, равным по размерам предмету, находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед зеркалом.

Линзы

Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное с двух сторон криволинейными поверхностями.

Различают шесть типов линз.

Собирающие: 1 - двояковыпуклая, 2 - плоско-выпуклая, 3 - выпукло-вогнутая. Рассеивающие: 4 - двояковогнутая; 5 - плосковогнутая; 6 - вогнуто-выпуклая.

Собирающая линза

Рассеивающая линза

Характеристики линз.

NN - главная оптическая ось - прямая линия, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу;

O - оптический центр - точка, которая у двояковыпуклых или двояковогнутых (с одинаковыми радиусами поверхностей) линз находится на оптической оси внутри линзы (в её центре);

F - главный фокус линзы - точка, в которую собирается пучок света, распространяющийся параллельно главной оптической оси;

OF - фокусное расстояние;

N"N" - побочная ось линзы;

F" - побочный фокус;

Фокальная плоскость - плоскость, проходящая через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси.

Ход лучей в линзе.

Луч, идущий через оптический центр линзы (О), не испытывает преломления.

Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления проходит через главный фокус (F).

Луч, проходящий через главный фокус (F), после преломления идет параллельно главной оптической оси.

Луч, идущий параллельно побочной оптической оси (N"N"), проходит через побочный фокус (F").

Формула линзы.

При использовании формулы линзы следует верно использовать правило знаков: +F - линза собирающая; -F - линза рассеивающая; +d - предмет действительный; -d - предмет мнимый; +f - изображение предмета действительное; -f - изображение предмета мнимое.

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой .

Поперечное увеличение - отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.

Современные оптические устройства используют системы линз для улучшения качества изображений. Оптическая сила системы линз, сложенных вместе, равна сумме их оптических сил.

1 - роговица; 2 - радужная оболочка; 3 - белочная оболочка (склера); 4 - сосудистая оболочка; 5 - пигментный слой; 6 - желтое пятно; 7 - зрительный нерв; 8 - сетчатка; 9 - мышца; 10 - связки хрусталика; 11 - хрусталик; 12 - зрачок.

Хрусталик является линзоподобным телом и осуществляет настройку нашего зрения на различные расстояния. В оптической системе глаза фокусировка изображения на сетчатку называется аккомодацией . У человека аккомодация происходит за счет увеличения выпуклости хрусталика, осуществляемого с помощью мышц. При этом изменяется оптическая сила глаза.

Изображение предмета, попадающее на сетчатку глаза, является действительным, уменьшенным, перевернутым.

Расстояние наилучшего зрения должно быть около 25 см, а предел зрения (дальняя точка) находится на бесконечности.

Близорукость (миопия) - дефект зрения, при котором глаз видит расплывчато, а изображение фокусируется перед сетчаткой.

Дальнозоркость (гиперопия) - дефект зрения, при котором изображение фокусируется за сетчаткой.

Увеличительное стекло состоит из двояковыпуклой линзы, обе поверхности которой искривлены наружу. Лучи света, проходящие через линзу, отклоняются внутрь, собираясь в одной из двух фокальной точек, расположенных по обе стороны линзы. Расстояние от центра линзы до фокальной точки (составляющее у обычного увеличительного стекла около 12 сантиметров) называется фокусным расстоянием.

Когда расстояние от увеличительного стекла до объекта меньше, чем фокусное, объект предстает в увеличенном виде и с правильной ориентацией. Такой вид изображения называется мнимым изображением. На расстоянии равном или большем, чем фокусное, увеличительное стекло создает перевернутое изображение, называющееся действительным изображением.

Когда объект (фиолетовая стрелка, показывающая вверх) удален от линзы на два фокусных расстояния, он предстает в виде действительного изображения, имеющего нормальный размер, но перевернутого.

Когда объект (сплошная стрелка) находится ближе к линзе, чем фокальная точка (F), линза создает мнимое изображение {пунктирная фиолетовая стрелка), правильно ориентированное и увеличенное в размерах.

Если объект расположен за пределами двух фокусных расстояний, он выглядит перевернутым и уменьшенным.

Выпуклые линзы

Многие телескопы используют две двояковыпуклые линзы, называющиеся объективом и окуляром. Объектив создает мнимое изображение, которое увеличивается в размерах при наблюдении через окуляр.

Вогнутые линзы

Когда двояковыпуклая линза заменяется на двояковогнутую, увеличительное стекло превращается в уменьшительное. Двояковогнутая линза создает изображения, которые правильно ориентированы, но имеют меньшие размеры, чем объект наблюдения.

Выпуклая линза увеличивает объекты, вогнутая - уменьшает.

В статье рассказывается о том, что такое линзы, для чего используются, где применяются, и в частности об оптических и контактных линзах.

Развитие науки

Во все времена находились те, кого интересовало истинное устройство мира и природных явлений. Особенно человеческое внимание приковывали к себе небо и звезды. Первые телескопы были изобретены еще в Средние века, и их появление послужило череде астрономических открытий. Поспособствовало тому еще такая вещь как развитие стекольной промышленности, а в частности линз. Примерно в те же годы были изобретены и первые микроскопы, которые постоянно совершенствовались и также помогли ученым познать тайны макромира. Так что такое линзы, как устроены, где применяются и для чего нужны? В этом мы и разберемся.

Определение

Согласно официальной терминологии, линза - это деталь из прозрачного материала с двумя поверхностями, которые преломляют лучи света. Производятся они из стекла, пластика или иного подобного оптического материала. Также этот термин может быть применим и к другим явлениям, к примеру, воздушная подземного озера и т.п. Но мы разберем именно оптические. Что такое линзы, мы разобрали, но как они работают?

Все дело в их поверхности. Проще говоря, одна их поверхность собирает свет, а вторая из-за своей формы преломляет его. Или же наоборот. Также в подобном процессе могут участвовать сразу обе стороны: одна, принимая, рассеивает, а вторая собирает в пучок и т.п.

С увеличительными линзами, наверное, знакомы все, особенно мальчишки, которые в летнюю пору, собирая ими свет, превращали его в крошечную и горячую точку. И, кстати, интересный факт: подобный способ разведения огня упоминается в пьесе Аристофана «Облака», датируемой 424 годом до н. э. В Римской Империи также впервые были применен способ коррекции зрения с помощью линзы: смотрел на бои гладиаторов через вогнутый изумруд. Вероятно, он страдал близорукостью. Так что теперь мы знаем, что такое линзы.

Классификация

По техническому принципу действия их можно разделить на две группы - рассеивающие и собирающие. К первой относятся те, у которых середина толще чем края, а ко второй те, чьи края толще середины. Это определение относится только к простому их типу.

Характеризуются они также по своей оптической силе, которая измеряется в диоптриях, и фокусным расстоянием. Но что такое фокус линзы?

Если говорить упрощенно, то это точка, где собираются лучи света, которые прошли через линзу. А термином «фокусное расстояние» обозначают длину от центра оптической линзы до самого места фокусировки. Объяснить это можно также на примере детской игры с и солнцем: чтобы лучи последнего собрались в горячую точку, необходимо найти нужное расстояние между светом и поверхностью. Также это проявляется и при ношении очков - если их слишком сильно приблизить или отдалить от глаз, то изображение будет размываться. Так что теперь мы знаем, что такое фокус линзы.

Области применения

С открытием возможности изменения длины световой волны посредством линз (увеличение изображения) человечество быстро оценило ее по заслугам. Началось все с простых телескопов и И последние долгое время были показателем статуса капитана корабля или исследователя, так как стоили немало денег и их часто инкрустировали драгоценными камнями и металлами.

А позже первые микроскопы позволяли приоткрыть завесу макромира. Правда, некоторые современные модели, действующие по зондирующему типу, линз почти лишены. Но зато они позволяют строить трехмерные и мелких объектов.

Различные устройства с линзами также являются неотъемлемой частью современного мира: они есть в камерах мобильных телефонов, фото и видеоаппаратов, даже обычные содержат линзы. Но в них используется не метод увеличения, а наоборот, рассеивания света, благодаря которому маленькое отверстие позволяет видеть всю лестничную площадку.

Также при вопросе о том, что такое оптические линзы, нельзя не упомянуть очки. Это простое устройство было изобретено в Средние века и мало изменилось, но оно значительно облегчает жизнь людям с нарушением зрения. Первые их праобразы применялись еще в Древнем Риме, но тогда они представляли собой просто плоские куски стекла с выпуклой или вогнутой формой, которыми пользовались редко, к примеру, для чтения или для изучения далеких объектов.

Контактные

Но что такое контактные линзы? Принцип их действия такой же, что и в обычных, но размер гораздо меньше. Изготавливаются они из мягкого пластика и надеваются прямо на роговицу глаза. Несмотря на преимущества перед обычными очками, они не вытеснили их полностью, как предрекали изобретатели. Подобные линзы более трудны в «надевании», им нужен частый уход, а долгое ношение утомляет и раздражает глаза. К тому же срок их службы меньше обычных очков, а цена порой выше.

История контактных линз и коррекции зрения, которую мы получаем с их помомощью – это отдельный и интересный предмет для разговора.

В мире существует постоянная потребность в коррекции зрения. Приблизительно 168,5 миллионов жителей США используют такие средства для коррекции зрения, как очки или контактные линзы. И это более половины населения Америки!

Все больше и больше людей предпочитают носить контактные линзы для коррекции зрения. Начиная с 1991 года, число людей, использующих контактные линзы, увеличивается на 4% в год. Причины, по которым люди отказываются от очков в пользу контактных линз, обусловлены потребностями образа жизни или косметическими соображениями.

Что делают контактные линзы?

Контактные линзы - это небольшие линзы, которые находятся в «контакте» с глазами. Они предназначены для коррекции нарушения рефракции и поддержания здоровья глаз. Линзы находятся в слёзной пленке на роговице.

Современные контактные линзы - это маленькие линзы, надеваемые на роговицу глаза. Однако их функция подобна функции обычных очков - рефракция и фокус света для четкого восприятия предметов. Но поскольку линзы находятся в слёзной пленке на поверхности глаза, они двигаются вместе с глазом. И это одно из преимуществ контактных линз перед очками.

Виды контактных линз

Контактные линзы бывают разными. Они доступны в различных формах и предназначены для различных целей. Они различаются по модальности, или, другими словами, частоте их замены, например, замена каждый день, каждые две недели, каждый месяц и т.д. А также различаются в зависимости от того, какое нарушение рефракции коррегируют, например, контактные линзы для коррекции астигматизма, близорукости или дальнозоркости и других нарушений.

Контактные линзы имеют разную оптическую силу или «диоптрии». Если вы носите контактные линзы, прочитаете информацию на коробке или в рецепте. Вы увидите перед цифрой знак «плюс» или «минус». Опуская многочисленные подробности, эти знаки обозначают форму линз. Разная форма коррегирует разлные проблемы со зрением.

Торические линзы, нижняя часть которых более толстая, коррегируют астигматизм. Сферические линзы, которые отличаются равномерностью по всем направлениям, коррегируют близорукость и дальнозоркость. Также существуют контактные линзы для коррекции методом моновижн, бифокальные и мультифокальные линзы.

История создания контактных линз

Понятие контактных линз существует значительно дольше, чем многие люди могут себе представить.

Наряду с другими современными устройствами, Леонардо да Винчи нарисовал в своем воображении концепцию контактных линз в 1508 году. В 1636 году Рене Декарт выполнил эскиз контактных линз. Позднее в 1801 году ученый по имени Томас Юнг стал первым, кто надел контактные линзы, тогда они фиксировались на глазах при помощи воска!

Да, усовершенствование комфорта контактных линз происходило длительное время.

Мягкие контактные линзы

В 1971 году миру были официально представлены мягкие контактные линзы, возвестив о начале новой эры после жестких контактных линз.

Однодневные контактные линзы

Следующим главным открытием в технологии производтства контактных линз был выпуск первых одноразовых контактных линз в 1988 году. Через восемь лет в 1996 году появились однодневные контактные линзы.

Силикон-гидрогелевые контактные линзы

Теперь у нас есть силикон-гидрогелевые контактные линзы, которые обеспечивают бОльший комфорт и могут использоваться более длительный период времени в сравнении со своими предшественниками.

Цветные контактные линзы

Вы когда-нибудь хотели, чтобы ваши глаза стали другого или более насыщенного цвета? Теперь все в ваших руках, даже если вам не требуется коррекция зрения.

Косметические контактные линзы могут усилить насыщенностть цвета ваших глаз и даже изменить его. Сюда также относятся линзы с нулевой оптической силой. (Прочитайте больше о косметических контактных линзах). Существуют даже черные контактные линзы, подходящие к карнавальному костюму на Хеллоуин. Поскольку контактные линзы являются изделием медицинского назначения, необходимо обратиться к врачу-офтальмологу перед использованием цветных контактных линз.

Не зависимо то того, какая коррекция зрения вам необходима, у нас есть контактные линзы для того, чтобы удовлетворить ваши потребности.

Какой же следующий виток в развитии контактных линз? Продолжайте следить за новостями!

Хотите погулять по Луне или посмотреть слону прямо в глаза? Вам помогут бинокли и телескопы. Они могут отправить вас в центр событий без каких либо движений с вашей стороны. Бинокли работают согласно законам оптики, но как именно?

Как работают линзы
Явление преломления лучей света при переходе их из воздуха в воду (или любую другую плотную среду, например, стекло) называется рефракцией. За счет рефракции работают линзы, а бинокли, телескопы или очки работают с использованием линз. Но как прийти от преломления света в воде к биноклю, позволяющему изучать поверхность Луны?

Верхняя граница воды, налитой в стакан, выглядит прямой, хотя она и очень немного искривлена (такая поверхность называется мениском). Если поставить стакан на газету и посмотреть через него вниз, буквы будут выглядеть вполне обычными. Это потому, что верхняя граница воды почти идеально плоская. Но если бы она была искривлена, текст выглядел бы увеличенным. Это можно легко проверить в опыте с «водяной линзой».

Типы линз
Линза - это кусочек стекла с кривыми поверхностями, по форме напоминающий чечевицу. Собственно, слово «линза» восходит к латинскому названию чечевицы. Когда лучи света попадают на линзу, они замедляются и преломляются (отклоняются от прямолинейного пути). Если середина линзы толще ее краев, такая линза называется выпуклой. Лучи, падающие на выпуклую линзу, преломляются так, что собираются на некотором расстоянии от нее в точку. Говорят, что линза собирает лучи света в фокус. Поэтому такие линзы называют собирающими. При рассматривании предметов через собирающую линзу они кажутся крупнее - такие линзы используются в качестве увеличительного стекла, лупы.

Другой тип линз имеет противоположную кривизну - середина их тоньше, чем края. Они называются вогнутыми линзами. Вогнутые линзы заставляют световые лучи распространяться в разные стороны, словно фейерверки. Поэтому такие линзы иногда называются рассеивающими. Рассеивающие линзы используются, например, в проекторах, где они обеспечивают освещение большой площади экрана.

Линзы бывают самых разнообразных размеров и форм. Например, огромная линза Френеля в фонаре уличного освещения предназначена для посылки луча света на большое расстояние. Линзы биноклей работают противоположным образом - они собирают свет от далеких объектов, чтобы их можно было увидеть более четко.

Как работает бинокль
Если мы хотели бы рассмотреть что-то на большом расстоянии, мы могли бы взять две выпуклые линзы и поместить их на одной линии друг за другом. Первая линза будет собирать свет от далекого объекта и строить четкое его изображение на небольшом расстоянии позади себя. Эта линза называется объективом, она расположена ближе к объекту. Вторая линза увеличивает изображение, построенное первой, также как лупа увеличивает газетный текст. Если поместить эти линзы в закрытую трубу - получится телескоп.

Бинокль - это два телескопа, смонтированные вместе и дающие изображения для обоих глаз. Но тут есть подробности. Когда лучи света от далекого объекта проходят через выпуклую линзу, они перекрещиваются. Поэтому далекие объекты, если рассматривать их через лупу, выглядят перевернутыми. Вторые линзы эту проблему не исправляют. Поэтому в биноклях применяют призмы (объемные стеклянные клинья), которые поворачивают изображение на 180 градусов. Одна призма поворачивает изображение на 90 градусов, и вторая тоже поворачивает на 90 градусов, и таким образом две призмы переворачивают изображение. Призмы могут быть составлены в линию вместе (призмы с крышей) или под углом 90 градусов (призмы Порро).

Наличие призм объясняет то, почему бинокли такие тяжелые и часто достаточно толстые в середине. Впрочем, есть бинокли без призм, театральные, например. Они невелики по размерам, легкие и компактные, но, к сожалению, имеют невысокое качество изображения.