Warto przeczytać

Soczewki dzielimy na:

• wypukłe, omówione w e‑materiale Soczewki wypukłeP4rNRYF5DSoczewki wypukłe.

• wklęsłe, wśród których wymienić można soczewki:

  • dwuwklęsłe – ograniczone z obu stron powierzchnią kulistą wklęsłą (Rys. 1a),

  • płasko‑wklęsłe – ograniczone z jednej strony powierzchnią płaską, z drugiej – kulistą wklęsłą (Rys. 1b),

  • wypukło–wklęsłe – z jednej strony ograniczone powierzchnią kulistą wypukłą, z drugiej – kulistą wklęsłą (Rys. 1c).

R1Uy0525Pviqf

Na białym tle trzy niebieskie elementy z granatowym obramowaniem podpisane a), b) i c). Na rys a) element ma poziome dwa boki i dwa boki wklęsłe pionowe. Na rys b) element ma poziome dwa boki i jeden bok prosty pionowy a drugi wklęsły. Na rys c) element ma poziome dwa boki i lewy bok wklęsły a drugi wypukły.

Zdolność skupiająca soczewki zależy od promienia krzywizn obu powierzchni oraz od współczynników załamania materiału, z którego dana soczewka została wykonana oraz otoczenia, w którym ta soczewka się znajduje. Zależność ta opisana jest wzorem:

gdzie:

$Z$ – zdolność skupiająca soczewkizdolność skupiająca soczewkizdolność skupiająca soczewki $\left[\frac{1}{m}\right]$,

$f$ – ogniskowaOgniskowaogniskowa [m],

$n_2$ – współczynnik załamania światła materiału, z którego dana soczewka została wykonana,

$n_1$ – współczynnik załamania światła otoczenia, w którym dana soczewka się znajduje,

$R_1$, $R_2$ – promienie krzywiznPromienie przyosiowepromienie krzywizn soczewki [m].

W przypadku przedstawionych powyżej soczewek wklęsłych, drugi z czynników we wzorze (1) zawierający promienie krzywizn: $\left(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\right)$ przyjmuje następujące wartości:

• dla soczewki dwuwklęsłej (Rys. 2.): $R_1<0$ i $R_2<0$, zatem

R1Bwytp5BhgEW

Na białym tle widać niebieską soczewkę w kształcie prostokąta o dwóch poziomych bokach górnym i dolnym i dwóch wklęsłych bokach pionowych. Na białym tle jest podpis: mała litera n wskaźnik dolny 1. Na soczewce jest podpis: mała litera n wskaźnik dolny dwa. Po obu stronach soczewki na osi optycznej zaznaczono dwa czerwone punkty‑ogniska podpisane: litera f. Na soczewkę z lewej strony pada wiązka poziomych równoległych do siebie promieni, które ulegają w soczewce dwukrotnemu załamaniu i za soczewką są rozbieżne. Przedłużenia wiązek załamanych skupiają się w czerwonej kropce po lewej stronie soczewki.

• dla soczewki płasko‑wklęsłej (Rys. 3.): $R_1\to \infty$ i $R_2<0$, zatem

R1bVT9QRRLEId

Na białym tle widać niebieską soczewkę w kształcie prostokąta o dwóch poziomych bokach górnym i dolnym i jednym wklęsłym lewym bokiem i drugim pionowym bokiem. Na białym tle jest podpis: mała litera n wskaźnik dolny 1. Na soczewce jest podpis: mała litera n wskaźnik dolny dwa. Po obu stronach soczewki na osi optycznej zaznaczono dwa czerwone punkty‑ogniska podpisane: litera f. Na soczewkę z lewej strony pada wiązka poziomych równoległych do siebie promieni, które ulegają w soczewce dwukrotnemu załamaniu i za soczewką są rozbieżne. Przedłużenia wiązek załamanych skupiają się w czerwonej kropce po lewej stronie soczewki.

• dla soczewki wklęsło‑wypukłej (Rys. 4.): $R_1<0$ i $R_2>0$, zatem $-\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}<0$ wtedy i tylko wtedy, gdy:

R14iBP472yr5F

Na białym tle widać niebieską soczewkę w kształcie prostokąta o dwóch poziomych bokach górnym i dolnym i jednym wypukłym lewym bokiem i drugim wklesłym bokiem. Na białym tle jest podpis: mała litera n wskaźnik dolny 1. Na soczewce jest podpis: mała litera n wskaźnik dolny dwa. Po obu stronach soczewki na osi optycznej zaznaczono dwa czerwone punkty‑ogniska podpisane: litera f. Na soczewkę z lewej strony pada wiązka poziomych równoległych do siebie promieni, które ulegają w soczewce dwukrotnemu załamaniu i za soczewką są rozbieżne. Przedłużenia wiązek załamanych skupiają się w czerwonej kropce po lewej stronie soczewki.

Oprócz promieni krzywizn, zdolność skupiająca soczewek zależy od współczynników załamania. Np. klasyczne soczewki okularowe mają współczynnik załamania wynoszący około 1,5. Jeśli soczewka taka znajduje się w powietrzu, to:

• dla soczewki dwuwklęsłej wyrażenie (1) przyjmuje wartość ujemną, więc jest ona soczewką rozpraszającą,

• dla soczewki płasko‑wklęsłej wyrażenie również jest ujemne, zatem soczewka jest rozpraszająca,

• dla soczewki wklęsło‑wypukłej, w przypadku gdy $R_1<R_2$, soczewka jest rozpraszająca, zaś gdy $R_1>R_2$ – skupiająca.

Należy jednak pamiętać, że ta sama soczewka w ośrodku o współczynniku załamania większym od jej współczynnika załamania, zmienia swoją zdolność skupiającą. Tym samym soczewka, która w powietrzu jest soczewką rozpraszająca, po zanurzeniu w odpowiedniej cieczy, może stać się skupiającą.

R1CIemeopazy4

Na drewnianym tle widać miarkę, nad miarką okrągłe szkiełko powiększające (lupa) fragment miarki.

R1W6Q0ecutxnn

Na jasnym podłożu ułożone jeden na drugim cztery elementy szklane okrągłe w oprawkach. Na oprawkach specjalistyczne podpisy.

Jeżeli na soczewkę skupiającą (Rys. 5, 6.) pada przyosiowa wiązka promieni równoległych do osi optycznejOś optycznaosi optycznej soczewki, wówczas po przejściu przez soczewkę promienie te przecinają się w jednym punkcie zwanym ogniskiemOgniskoogniskiem soczewki.

RxYO2Lhyu87Ex

Na podłożu leży otwarta książka a na książce ułożone są okulary. Tło zamazane.

Jeśli przyosiowa wiązka promieni równoległych do osi optycznej przechodzi przez soczewkę rozpraszającą (Rys. 7.), wówczas przedłużenia promieni wychodzących z soczewki przecinają się w jednym punkcie, który nazywamy ogniskiem soczewki rozpraszającej. Soczewka cienka ma dwa położone symetrycznie po obu jej stronach ogniska. Środek optyczny soczewki to punkt wewnątrz soczewki leżący na jej osi optycznej charakteryzujący się tym, że wszystkie promienie przechodzące przez ten punkt wychodzą z soczewki bez zmiany swego pierwotnego kierunku. Ogniskową soczewki nazywamy odległość ogniska soczewki od środka optycznego soczewki. Ogniskowej soczewki skupiającej przypisujemy wartość dodatnią, a dla soczewki rozpraszającej - ujemną. Ogniskowa soczewki zależy od promieni krzywizn ograniczających soczewkę i od względnego współczynnika załamania światła materiału soczewki względem otaczającego ośrodka.

Słowniczek