Soczewki, czyli bryły wykonane z przezroczystego dla światła materiału, ograniczone przynajmniej z jednej strony powierzchnią kulistą, zmieniają kierunek biegu padających na nie promieni. W zależności od tego, z jakiego materiału są wykonane, jakie są ich promienie krzywizny oraz ośrodka, w którym się znajdują, soczewki mogą być:
skupiające (po przejściu przez nie równoległy do osi optycznej promień świetlny odchyla się do tej osi tak, jak przedstawiono to na Rys. 1.).
R1Fh7djdQpDjX
rozpraszające (po przejściu przez nie równoległy do osi optycznej promień świetlny odchyla się od tej osi tak, jak przedstawiono na Rys. 2.).
RHE81LwilGMtr
Niezależnie jednak od tego, z jakim rodzajem soczewek mamy do czynienia, spełnione jest dla nich równanie łączące odległość przedmiotu x, obrazu y od soczewki oraz ogniskowąogniskowaogniskowąf:
Wzór ten nazywany jest równaniem soczewki cienkiej, czyli takiej, której grubość jest znacznie mniejsza od obu promieni krzywizny powierzchni ograniczających soczewkę.
Należy pamiętać o następujących zasadach dotyczących znaków w tym równaniu:
soczewkom rozpraszającym przypisujemy ujemną wartość ogniskowej ,
jest dodatnie dla każdego przedmiotu rzeczywistego,
jest dodatnie dla obrazów rzeczywistych i ujemne dla obrazów pozornych.
Na Rys. 3. przedstawiono konstrukcję obrazu w soczewce skupiającej i zaznaczono wielkości występujące w powyższym wzorze.
Rna3Q3trCjerS
Spróbujmy doświadczalnie potwierdzić zapisaną wyżej zależność. W tym celu potrzebujemy: źródła światła, soczewki, ekranu oraz miarki pozwalającej na określenie odległości.
RXJiBnKVeWM7z
Umieśćmy przedmiot świecący (źródło światła) i ekran w odległości około metra od siebie, a następnie – pomiędzy nimi wstawmy soczewkę tak, by otrzymany na ekranie obraz był ostry i pomniejszony. Zanotujmy odległości przedmiotu i ekranu od soczewki. Przesuńmy teraz soczewkę o około 10 cm w stronę przedmiotu (alternatywą jest tutaj zmiana położenia przedmiotu przy stałej pozycji soczewki), ponownie znajdźmy ostry obraz i zanotujmy odległości. Powtórzmy czynność kilkukrotnie.
Czy możemy zauważyć jakąś zależność pomiędzy tymi wielkościami? Oczywiście – spełniają one równanie soczewki. Na ich podstawie możemy wyznaczyć ogniskową soczewki, a tym samym jej zdolność skupiającązdolność skupiająca soczewkizdolność skupiającą. Jeśli wielkość ta jest nam znana – możemy otrzymany w wyniku doświadczenia wynik porównać z wartością rzeczywistą.
Słowniczek
ogniskowa
ogniskowa
(ang.: focus length) odległość pomiędzy ogniskiem a środkiem soczewki mierzona wzdłuż osi optycznej.
zdolność skupiająca soczewki
zdolność skupiająca soczewki
(ang.: optical power) wielkość fizyczna równa co do wartości odwrotności ogniskowej soczewki. Gdy ogniskowa jest wyrażona w metrach, to zdolność skupiająca jest wyrażona w dioptriach.