Приглашаем посетить сайт

Чехов (chehov-lit.ru)

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ЛИНЗА

В начало энциклопедии

По первой букве
A-Z А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

ЛИНЗА

ЛИНЗА (нем. Linse, от лат. lens - чечевица) - простейший оптич. элемент, изготавливаемый из прозрачного материала, ограниченный двумя преломляющими поверхностями, имеющими общую ось либо две взаимно перпендикулярные плоскости симметрии. При изготовлении Л. для видимой области применяют оптическое стекло или органическое стекло (массовое тиражирование непрецизионных деталей), в УФ-диапазоне - кварц, флюорит и др., в ИК-диапазоне - спец. сорта стёкол, кремний, германий, сапфир, ряд солей и т. д.

Рабочие поверхности Л. обычно имеют сферич. форму, реже - цилиндрическую, тороидальную, конусообразную или с заданными небольшими отступлениями от сферы (асферическую). Л. со сферич. поверхностями наиб. просты в изготовлении и являются осн. элементами большинства оптич. систем.

В параксиальном приближении (углы Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА между лучами и оптич. осью столь малы, что можно заменить sinФизическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗАи Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА на Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА свойства Л. со сферич. поверхностями могут быть однозначно охарактеризованы положением главных плоскостей и оптической силой Ф, представляющей собой выражаемую в диоптриях величину, обратную фокусному расстоянию (в м). Связь этих характеристик с геом. параметрами Л. ясны из рис., в к-ром для наглядности углы наклона лучей изображены преувеличенно большими. Расстояния от первой по ходу лучей поверхности линзы до первой гл. плоскости Я и от второй поверхности до второй гл. плоскости H' равны соответственно

S1, 2Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА

фокусное расстояние от H до переднего фокуса (F)f= -1/Ф, от Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА до заднего фокуса IФизическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА оптич. сила Л., являющаяся мерой её преломляющего действия, равна

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА

Здесь п - показатель преломления вещества Л. (или отношение этого показателя к показателю преломления окружающей среды, если последний Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА1), d - измеренная вдоль оси толщина Л., r1 и r2 - радиусы кривизны её поверхностей (считаются положительными, если центры кривизны расположены дальше по ходу лучей; так, у изображённой на рис. двояковыпуклой Л. r1>0, r2<0), расстояния отсчитываются вдоль направления распространения света.

Способ построения и расчёта траекторий проходящих через Л. меридиональных (лежащих в осевой плоскости) лучей с использованием гл. плоскостей ясен из рис. После прохождения Л. луч кажется исходящим из точки на Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА удалённой от оси на то же расстояние h, что и точка пересечения исходного луча с Я. Угол между лучом и осью изменяется на Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА Для нахождения траектории произвольного немеридионального луча последний проецируется на две взаимно перпендикулярные осевые плоскости. Каждая проекция является по существу меридиональным лучом и ведёт себя указанным выше образом.

Положение даваемого Л. изображения точки определяется ф-лами

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА

где l и Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА - расстояния от гл. плоскостей до плоскостей предмета и изображения соответственно (рис.), b и Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА- расстояния точки и её изображения от оси (отсчитываемые вверх).

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА

Если Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА Л. наз. положительной или собирающей, при Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА- отрицательной или рассеивающей; линзы с Ф=0 наз. афокальными и используются гл. обр. для исправления аберраций др. оптич. элементов. Положительные Л. дают действительные изображения всех действительных объектов, находящихся до переднего фокуса (на рис.- левее F), и всех мнимых объектов, находящихся за Л. Рассеивающие Л. дают расположенное между Л. и передним фокусом прямое, мнимое, уменьшенное изображение действит. объектов.

Расстояние Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗАмежду гл. плоскостями Л. почти не зависит от её оптич. силы и формы и примерно равно d(1-1/n). Когда Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА пренебрежимо мало по сравнению с Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА Л. наз. тонкой. У тонких Л. знак оптич. силы Ф совпадает со знаком разности 1/r1-1/r2; при этом толщина собирающих Л. по мере удаления от оси уменьшается, а рассеивающих - возрастает. Обе гл. плоскости тонких Л. можно считать совпадающими с плоскостью Л. и отсчитывать введённые выше расстояния /,Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА l,Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗАпрямо от последней. Чёткой границы между толстыми Л. (когда Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА нельзя пренебречь) и тонкими не существует - всё зависит от конкретных применений.

Для преобразования высококогерентных световых пучков (обычно лазерного происхождения) используются преим. тонкие Л. Их часто наз. квадратичными фазовыми корректорами: при прохождении когерентного пучка через тонкую Л. к распределению фазы по его сечению добавляется величина Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА где k=Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА - волновой вектор,Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА = ( п-1)Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА - вносимая Л. дополнит. разность хода, являющаяся квадратичной ф-цией удаления r от оси. Распределение комплексной амплитуды поля в фокальной плоскости Л. с точностью до фазового множителя является фурье-образом распределения амплитуды поля перед Л., вычисленным для пространственных частот Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗА (х, у - поперечные координаты на фокальной плоскости). Распределение интенсивности в той же плоскости подобно угл. распределению излучения с коэф. подобия Физическая энциклопедия. В 5-ти томах ЛИНЗАПоэтому Л. широко применяются в системах пространственной фильтрации излучения, обычно представляющих собой комбинацию Л. с установленными в их фокальных плоскостях диафрагмами, растрами, и в устройствах для измерения угл. расходимости излучения.

Л. обладают всеми аберрациями, присущими цент-риров. оптич. системам (см. Аберрации оптических систем). Проблема аберраций особенно важна при использовании широкополосных и обладающих большими угл. апертурами световых пучков обычных (некогерентных) источников. Сферич. и хроматич. аберрации, а также кома могут быть в значит. степени исправлены путём комбинирования двух Л. разл. формы и из материалов с разл. дисперсией. Такие двухлинзовые системы широко используются в качестве объективов для зрительных труб и т. п. Иногда сферич. аберрации уничтожаются с помощью Л. с асферической, в частности параболоидальной, формой поверхности.

Для коррекции разл. дефектов глаза применяются Л. не только со сферическими, но также с цилиндрич. и торич. поверхностями. Цилиндрич. Л. сравнительно часто используются в тех случаях, когда изображение точечного источника должно быть "растянуто" в полосу или линию (напр., в спектральных приборах).

Лит.: Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Гудмен Д ж., Введение в Фурье-оптику, пер. с англ.. М.. 1970. Ю. А. Ананьев.

В начало энциклопедии