Оптические иллюзии. реальность или вымысел?

Линза

• Линза будет собирающей, если луч, преломляясь, отклоняется от первоначального направления к главной оптической оси, и рассеивающей, если луч отклоняется от оси.
• для получения изображения необходимо не менее двух лучей.

При решении задач с системой линз задача разбивается на несколько частей (по числу линз):

1 часть – рассматривается только первая к предмету линза (все остальные линзы не рассматриваются и никак не влияют на решение);

2 часть – рассматривается только вторая линза, а предметом для нее служит изображение от первой линзы и т.д.

Построение в линзах

При построении изображения точек выбирают любые два из трех стандартных лучей.

Для собирающей линзы (рис. 2)

1. луч, параллельный главной оптической оси, после преломления проходит через главный фокус;
2. луч, совпадающий с побочной оптической осью, проходит без преломления через центр линзы;
3. луч, проходящий через главный фокус перед линзой, после преломления идет параллельно главной оптической оси.

Рис. 2

Для рассеивающей линзы (рис. 3)

1. луч, параллельный главной оптической оси, после преломления направлен так, что его продолжение проходит через главный фокус перед линзой;
2. луч, совпадающий с побочной оптической осью, проходит без преломления через центр линзы;
3. луч, направленный на главный фокус за линзой, после преломления идет параллельно главной оптической оси.

Рис. 3

Для построения изображения отрезка АВ необходимо построить изображения А1 и В1. Полученный отрезок А1В1 и будет изображением отрезка АВ.

Виды изображения

Виды изображения:

1) действительное или мнимое;

2) прямое или перевернутое;

3) увеличенное или уменьшенное.

Некоторые свойства изображений:

• если предмет перпендикулярен главной оптической оси, то его изображение также будет перпендикулярным этой оси;
• если точка лежит на главной оптической оси, то ее изображение также будет лежать на этой оси;
• мнимое изображение получается в рассеивающих линзах во всех случаях, и в собирающей линзе, если расстояние от предмета до линзы меньше фокусного.

Дополнительные лучи при построении

При построении можно воспользоваться следующим свойством:

все лучи света, направленные параллельно побочной оптической оси, после преломления собираются в побочном фокусе (рис. 4).

• Все побочные фокусы лежат на фокальной плоскости, проходящей перпендикулярно главной оптической оси.
• В собирающей линзе пересекаются в фокальной плоскости преломленные лучи (поэтому рассматривают фокальную плоскость, лежащую за линзой).
• В рассеивающей линзе пересекаются в фокальной плоскости продолжения преломленных лучей (фокальная плоскость, лежащей перед линзой).

Рис. 4

Оптическая сила линзы

\(~D = \frac{1}{F}\) ,

где F – фокус линзы (м); D – оптическая сила линзы (дптр)

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ, что в некоторой физической литературе учитывают знаки в величинах, тогда:

• если линза собирающая, то F > 0, D > 0;
• если линза рассеивающая, то F < 0, D < 0.

В данном пособии знаки будем учитывать в формулах при помощи правила знаков. Тогда в условиях будем учитывать только значения величин.

\(~D_0 = \pm D_1 \pm D_2 \pm \ldots \pm D_N\) ,

где D – оптическая сила системы вплотную сложенных N тонких линз (дптр); D₁, D₂, …, D_N – оптические силы тонких линз системы (дптр).

Правило знаков:

• знак «+» ставится, если линза собирающая;
• знак «–» – линза рассеивающая.

Формула тонкой линзы

\(~\pm \frac{1}{F} = \pm \frac{1}{d} \pm \frac{1}{f}\) ,где

Правило знаков:

F – фокусное расстояние линзы (м).

• знак «+» ставится, если линза собирающая;
• знак «–» – линза рассеивающая;

d – расстояние от предмета до линзы (м),

• знак «+» ставится, если предмет действительный (лучи, падающие на линзу, расходящиеся);
• знак «–» – предмет мнимый (лучи сходящиеся);

f – расстояние от изображения до линзы (м),

• знак «+» ставится, если изображение действительное;
• знак «–» – изображение мнимое (изображение получатся пересечением продолжения лучей).

Пусть на оптическую систему падает расходящийся пучок лучей, пересекающихся в точке S (рис. 5 а, оптическая система изображена прямоугольником). В этом случае S – это действительный источник (предмет).

Если на оптическую систему падает сходящийся пучок лучей и продолжения этих лучей пересекаются в точке S (рис. 5 б), то S – это мнимый источник (предмет).

Рис. 5

Увеличение линзы

\(~\Gamma = \frac{H}{h}\) ,

где Г – увеличение линзы; H – высота изображения (м); h – высота предмета (м).

\(~\Gamma = \frac{f}{d}\) ,

где Г – увеличение линзы; f – расстояние от изображения до линзы (м); d – расстояние от предмета до линзы (м).

Оптические свойства собирающих линз

Одно из основных свойств собирающей линзы — это ее фокусное расстояние. Фокусное расстояние определяет, на каком расстоянии от линзы будет сформирован образ точечного источника света. Чем больше фокусное расстояние, тем ближе нужно находиться к линзе для получения четкого образа.

Еще одно важное свойство собирающей линзы — это ее оптическая сила. Оптическая сила определяет, как сильно линза фокусирует свет

Она обратно пропорциональна фокусному расстоянию и измеряется в диоптриях. Чем больше оптическая сила, тем сильнее линза собирает свет.

Также важно отметить, что собирающая линза обладает свойством увеличения. Она может увеличить размер источника света, а также увеличить размер и характеристики объекта, на котором она используется

Это свойство часто применяется в оптических устройствах, таких как микроскопы и телескопы.

В целом, оптические свойства собирающих линз делают их полезными и широко используемыми в практических и научных областях. Они позволяют сфокусировать свет, увеличить объекты и получить четкие изображения. Благодаря этим свойствам, собирающие линзы играют важную роль в оптике и визуальных технологиях.

Основные определения тонкой линзы[]

Рис.2,Схема тонкой линзы

Рис.3,Собирающие и рассеивающие линзы

Главной оптической осью линзы (См. Рис.2) считается ось, проходящая через центры кривизны её поверхностей. В тонкой линзе точки пересечения главной оптической оси с обеими поверхностями линзы сливаются в одну точку О.(Т.к. очень большие радиусы кривизны приближаются к плоскостям, то сферические поверхности теоретически сливаются в одну плоскость ). Эта точка называется оптическим центром линзы. Тонкая линза имеет одну главную плоскость, которая общая для двух сферических поверхностей и проходит через центр призмы и перпендикулярна к главной оптической оси. Все прямые, проходящие через оптический центр линзы, называются побочными оптическими осями линзы. Важным является то, что все лучи, идущие через оптический центр линзы, не преломляются.

Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. У тонкой линзы имеются два главных фокуса, расположенных симметрично на главной оптической оси относительно линзы. У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые. Пучки лучей, параллельных одной из побочных оптических осей, после прохождения через линзу также фокусируются в точку F’, которая расположена при пересечении побочной оси с фокальной плоскостью Ф, то есть плоскостью, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главный фокус (рис. 1.1). Расстояние между оптическим центром линзы O и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначаетcя той же буквой F.

Рис. 1.1. Преломление параллельного пучка лучей в собирающей (a) и рассеивающей (b) линзах. Точки O1 и O2 – центры сферических поверхностей, O1O2 – главная оптическая ось, O – оптический центр, F – главный фокус, F’ – побочный фокус, OF’ – побочная оптическая ось, Ф – фокальная плоскость.

Поток монохроматических параллельных лучей или пучков лучей с осями их узких конусов , нормальных к сферической границе раздела (к главной плоскости, см.Рис.2), называют параксиальными (приосевыми) пучками. При этом, пройдя через неё сходятся в главном фокусе линзы F. Главные фокусы линзы лежат на главной оптической оси линзы. Точки, расположенные на главной оптической оси линзы с двух сторон оптического центра на равных расстояниях F₂. (См. Рис.4), называются главными фокусами линзы . Плоскости, проходящие через главные фокусы F₂ линзы и перпендикулярные к её главной оптической оси, называются фокальными плоскостями линзы .

Непараксиальные пучки не дают стигматических оптических изображений и после преломления становятся не гомоцентрическими.

Формула тонкой линзы

Все формулы тонкой линзы смотри в:

Основная статья: Линза (в оптике)

Расстояния от точки предмета до центра линзы и от точки изображения до центра линзы называются сопряжёнными фокусными расстояниями.

Рис.4

Эти величины находятся в зависимости между собой и определяются формулой, называемой формулой тонкой линзы:

1U+1R=1F{\displaystyle {1 \over U}+{1 \over R}={1 \over F}}

где U{\displaystyle U\!} — расстояние от линзы до предмета; R{\displaystyle R\!} — расстояние от линзы до изображения; F2{\displaystyle F_{2}\!} — главное фокусное расстояние линзы. В случае толстой линзы формула остаётся без изменения с той лишь разницей, что расстояния отсчитываются не от центра линзы, а от главных плоскостей.

Принцип работы линзы

Суть работы этого незамысловатого оптического объекта заключается в явлении преломления солнечных лучей. В начале XVII века знаменитый голландский физик и астроном Виллеброрд Снелл ван Ройен опубликовал закон преломления, который в настоящее время носит его фамилию. Формулировка этого закона следующая: когда солнечный свет переходит через границу раздела двух оптически прозрачных сред, то произведение синуса угла падения между лучом и нормалью к поверхности на коэффициент преломления среды, в которой он распространяется, является величиной постоянной.

Для пояснения вышесказанного приведем пример: пусть свет падает на поверхность воды, при этом угол между нормалью к поверхности и лучом равен θ1. Затем, световой пучок преломляется и начинает свое распространение в воде уже под углом θ2 к нормали к поверхности. Согласно закону Снелла получим: sin(θ1)*n1 = sin(θ2)*n2, здесь n1 и n2 — коэффициенты преломления для воздуха и воды, соответственно. Что такое коэффициент преломления? Это величина, показывающая, во сколько раз скорость распространения электромагнитных волн в вакууме больше таковой для оптически прозрачной среды, то есть n = c/v, где c и v — скорости света в вакууме и в среде, соответственно.

Физика возникновения преломления заключается в выполнении принципа Ферма, согласно которому свет движется таким образом, чтобы за наименьшее время преодолеть расстояние от одной точки к другой в пространстве.

Формула тонкой линзы

Обозначим через  расстояние от предмета до линзы и  от изображения до линзы. Отношение высоты изображения () к высоте предмета (), назовем увеличением линзы и обозначим через  гамма. Тогда можно вывести такую формулу:

Предмет обозначим , изображение – . Рассмотрим две пары подобных треугольников  (рис. 10), и из этого можно вывести еще одну формулу:

Рис. 10. Геометрическая задача по нахождению изображения

Также из подобия треугольников  и  следует, что:

Теперь мы можем приравнять полученные равенства, производим несложные арифметические вычисления и получаем конечную формулу:

Двояковогнутая линза

Двояковогнутую линзу, изготовленную из материала с коэффициентом преломления большим 1, называют рассеивающей. Такое название обусловлено тем, что лучи, идущие до преломления в линзе параллельно ее главной оптической оси, после преломления отклоняются от своего направлению в сторону от главной оптической оси, в отличие от собирающей линзы. Все утверждения о ходе лучей в рассевающей линзе являются аналогами для соответствующих утверждений в собирательной линзе с той лишь разницей, что теперь говорить стоит не о ходе самих лучей, а об их продолжениях (рис. 11).

Рис. 11.

1. Луч, проходящий через оптический центр, не преломляется

2. Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления идет так, что его продолжение проходит через главный фокус

Луч, параллельный побочной оптической оси, после преломления идет так, что его продолжение проходит через побочный фокус, который является точкой пересечения побочной оптической оси параллельной лучу с фокальной плоскостью (рис. 12).

Рис. 12. Преломление луча, идущего параллельно побочной оси

Формула тонкой рассевающей линзы будет иметь вид:

Полученная формула является формулой тонкой линзы, как мы видим, она связывает три величины: расстояние от предмета до линзы, расстояние от изображения до линзы и фокусное расстояние линзы. Зная два из выше приведенных параметров, мы с легкостью можем найти третий.

Важно отметить, что в задачах лишь два из этих параметров могут менять свое значение, а именно расстояние от предмета до линзы и расстояние до изображения

Пример решения задачи

Задача № 1: определить увеличение, даваемое линзой, фокусное расстояние которой равно 0,26 м, если предмет отстоит от нее на расстоянии 30 см.

Решение: используем выведенные формулы.

, , 

Таким образом, нам не хватает лишь расстояния до предмета. Воспользовавшись формулой тонкой линзы, найдем это расстояние:

Ответ: 6,5.

Фокусное расстояние линзы, как мы знаем, не зависит от положения предмета и от положения изображения, а определяется только лишь параметрами самой линзы. Об этом мы уже говорили, когда ознакомились с формулой шлифовщика.

Также важно отметить, что в формулу не входит размер предмета и размер изображения. И тут важно сделать еще один вывод: вышеприведенная картинка не изменится, если изображение и предмет поменять местами

Это обусловлено принципом обратимости световых лучей, о котором говорилось на прошлых уроках.

Принцип построения изображения в линзах

Геометрические построения значительно оказывают помощь для определения положения изображения, а также его характерного размещения. Для таких лучей используют обычные стандартные свойства лучей. Их направление изначально определено. Данные лучи проходят через центр оптики или фокусов линзы. Они также располагаются параллельно главной или побочной оси оптики.

Рисунки 3 и 4 отображают данные построения.

Рисунок 3 Построение изображения в собирающей линзе.

Рисунок 4. Построение изображения в линзе рассеивающего типа.

Стоит отметить то, что стандартные лучи, которые используются на рисунках 3 и 4 для построения рисунков, не проходят через саму линзу непосредственно.

Такие лучи не применяются в построении изображений, однако они могут применяться в данном процессе.

Формула тонкой линзы:

\

где:d — расстояние, которое исчисляется от самого предмета до линзы;f — расстояние от линзы до непосредственного изображения.
Величина D – это показатель оптической силы линзы, которая равна обратному расстоянию фокуса.

Диоптрия (дптр) является единицей измерения для оптической силы, у которой фокусное расстояние имеет следующий показатель 1м: 1д п т р = м − 1.

Определение 5

Линейное увеличение линзы Г – это соотношение линейных показателей изображения h ‘ и непосредственно самого предмета h.

Астрономическая труба Кеплера и земная труба Галилея.

Рассмотрим конкретный и подробный пример.

Телескопический ход лучей в заданной системе из двух обычных линз, когда и предмет, и второе изображение расположены на бесконечно больших расстояниях относительно друг от друга. Телескопический ход происходит в зрительных трубах. А именно: земная труба Галилея и астрономическая Кеплера. Наиболее тонкая линза включает в себя перечень недостатков, которые не дают возможности получать изображения наиболее высокого разрешения.

Определение 6

Аберрация – это некое искажение, которое способно возникать в процессе формирования изображения непосредственно. Беря в расчет расстояние, на котором осуществляется наблюдение, аберрации могут подразделяться на сферические и хроматические.

Основа сферической аберрации заключается в том, что при наиболее широких световых пучках лучи, которые располагаются на отдаленном расстоянии от оптической оси, пересекают ее вне места фокуса.

Формула для тонкой линзы применяется лишь для лучей, которые расположены достаточно близко к самой оптической оси. Изображение наиболее удаленного источника, созданного широким пучком лучей, размыто.

Главный смысл хроматической аберрации заключается в том, что на показатель преломления конкретного материала оказывает влияние длина световой волны равная λ. Такое свойство принято называть средой дисперсии.

Само фокусное расстояние может быть разным для света с разными длинами волн. Такой факт приводит в процессе размытия изображения при излучении немонохроматического света

Современные оптические приборы оборудованы не обычными тонкими линзами, а целыми сложными системами. В них присутствует возможность исключать некоторый перечень искажений. Для таких приборов, как фотоаппараты, проекторы, применяются собирающие линзы, которые формируют действительные изображения предметов.

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Контрольная

| от 300 ₽ |

Реферат

| от 500 ₽ |

Курсовая

| от 1 000 ₽ |

Нужна помощь

Дифракция света

Дифракция света – это явление отклонения волны от прямолинейного распространения при прохождении через малые отверстия и огибании волной малых препятствий.

Наилучшее условие для наблюдения дифракции создается, когда размеры отверстий или препятствий – порядка длины волны. Чтобы определить распределение интенсивности световой волны, распространяющейся в среде с неоднородностями, используют принцип Гюйгенса–Френеля.

Принцип Гюйгенса–Френеля

Каждая точка фронта волны является источником вторичных волн, которые интерферируют между собой. Поверхность, касательная ко всем вторичным волнам, представляет новое положение фронта волны в следующий момент времени.

Все вторичные источники, расположенные на поверхности фронта волны, когерентны между собой, поэтому амплитуда и фаза волны в любой точке пространства – это результат интерференции волн, излучаемых вторичными источниками.

Виды собирающих линз

Собирающие линзы, также известные как конвергирующие или плюсовые линзы, имеют выпуклую форму и собирают падающий свет, фокусируя его в одной точке. Собирающие линзы обычно используются для увеличения изображения и коррекции дальнозоркости.

Существует несколько видов собирающих линз, которые различаются по своей форме и свойствам:

Сферические линзы: Это самые простые и наиболее распространенные виды собирающих линз. Они имеют одинаковую кривизну по всей поверхности и позволяют фокусировать свет на одной точке.

Асферические линзы: В отличие от сферических линз, асферические линзы имеют неодинаковую кривизну по всей поверхности. Это позволяет им более эффективно корректировать аберрации и создавать более точные изображения.

Биконвексные линзы: Эти линзы имеют две выпуклые поверхности и собирают свет на одной точке. Биконвексные линзы широко используются в оптике и офтальмологии.

Положительные ахроматические линзы: Это оптические элементы, состоящие из двух различных стеклянных компонентов, склеенных вместе. Они предназначены для коррекции хроматической аберрации и обеспечивают лучшую цветопередачу.

Конвексно-плоские линзы: Эти линзы имеют одну выпуклую и одну плоскую поверхность. Они используются в оптических системах, где требуется только небольшая фокусировка света.

Линзы с широким углом обзора: Эти линзы имеют достаточно большой радиус кривизны и предназначены для обзора широкого угла. Они часто используются в автомобильной промышленности и спортивных очках.

Действительные и мнимые изображения

Точечный источник света называется действительным объектом, а точка сходимости пучка лучей, выходящего из линзы, является его действительным изображением.

Важное значение имеет массив точечных источников, распределенных на, как правило, плоской поверхности. Примером может служить рисунок на матовом стекле, подсвеченный сзади

Другим примером является диафильм, освещенный сзади так, чтобы свет от него проходил через линзу, многократно увеличивающую изображение на плоском экране.

В этих случаях говорят о плоскости. Точки на плоскости изображения 1:1 соответствуют точкам на плоскости объекта. То же относится и к геометрическим фигурам, хотя полученная картинка может быть перевернутой по отношению к объекту сверху вниз или слева направо.

Схождение лучей в одной точке создает действительное изображение, а расхождение – мнимое. Когда оно четко очерчено на экране – оно действительное. Если же изображение можно наблюдать, только посмотрев через линзу в сторону источника света, то оно называется мнимым. Отражение в зеркале – мнимое. Картину, которую можно увидеть через телескоп – тоже. Но проекция объектива камеры на пленку дает действительное изображение.

Дисперсия света

Как показывал опыт Ньютона, слабее всего преломлялся красный цвет, а сильнее всего – фиолетовый. Вспомним, что степень преломления световых лучей характеризует показатель преломления n. Красный цвет от фиолетового отличается частотой, у красного частота меньше, чем у фиолетового. Раз показатель преломления становится все больше при переходе от красного конца спектра к фиолетовому, можно сделать вывод: показатель преломления стекла увеличивается с возрастанием частоты света. В этом и состоит суть явления дисперсии.

Вспомним, как показатель преломления связан со скоростью света:

n =  => n ~ 

n ~ ν; V ~   => ν = 

n – показатель преломления

С – скорость света в вакууме

V – скорость света в среде

ν – частота света

Значит, чем больше частота света, тем с меньшей скоростью свет распространяется в стекле, таким образом, наибольшую скорость внутри стеклянной призмы имеет красный цвет, а наименьшую скорость – фиолетовый.

Различие скоростей света для разных цветов осуществляется только при наличии среды, естественно, в вакууме любой луч света любого цвета распространяется с одной и той же скоростью  м/с. Таким образом мы выяснили, что причиной разложения белого цвета в спектр является явление дисперсии.

Дисперсия – зависимость скорости распространения света в среде от его частоты.

Открытое и исследованное Ньютоном явление дисперсии ждало своего объяснения более 200 лет, лишь в XIX веке голландским ученым Лоренсом была предложена классическая теория дисперсии.

Причина этого явления – во взаимодействии внешнего электромагнитного излучения, то есть света со средой: чем больше частота этого излучения, тем сильнее взаимодействие, а значит, тем сильнее будет отклоняться луч.

Дисперсия, о которой мы говорили, называется нормальной, то есть показатель частоты растет, если частота электромагнитного излучения растет.

В некоторых редко встречающихся средах возможна аномальная дисперсия, то есть показатель преломления среды растет, если частота падает.

Опыт Ньютона

До второй половины XVII века не было полной ясности, что же такое цвет. Некоторые ученые говорили, что это свойство самого тела, некоторые заявляли, что это различные сочетания светлого и темного, тем самым путая понятия цвета и освещенности. Такой цветовой хаос царил до того времени, пока Исаак Ньютон не провел опыт по пропусканию света сквозь призму (рис. 1).

Рис. 1. Ход лучей в призме (Источник)

Вспомним, что луч, проходящий через призму, терпит преломление при переходе из воздуха в стекло и потом еще одно преломление – из стекла в воздух. Траектория луча описывается законом преломления, а степень отклонения характеризуется показателем преломления. Формулы, описывающие эти явления:

  = n;  ;    = 

Рис. 2. Опыт Ньютона (Источник)

В темной комнате сквозь ставни проникает узкий пучок солнечного света, на его пути Ньютон разместил стеклянную трехгранную призму. Пучок света, проходя через призму, преломлялся в ней, и на экране, стоявшем за призмой, появлялась разноцветная полоса, которую Ньютон назвал спектром (от латинского «spectrum» – «видение»). Белый цвет превратился сразу во все цвета (рис. 2). Какие же выводы сделал Ньютон?

1. Свет имеет сложную структуру (говоря современным языком – белый свет содержит электромагнитные волны разных частот).
2. Свет различного цвета отличается степенью преломляемости (характеризуется разными показателями преломления в данной среде).
3. Скорость света зависит от среды.

Эти выводы Ньютон изложил в своем знаменитом трактате «Оптика». Какова же причина такого разложения света в спектр?

Виды линз

Вид оптической линзы в физике определяется исключительно формой поверхностей, которые ее образуют. От этой формы зависит направление преломления падающего на них луча. Так, если кривизна поверхности будет положительной (выпуклой), то по выходе из линзы световой пучок будет распространяться ближе к ее оптической оси (см. ниже). Наоборот, если кривизна поверхности является отрицательной (вогнутой), тогда пройдя через оптическое стекло, луч станет удаляться от его центральной оси.

Отметим еще раз, что поверхность любой кривизны преломляет лучи одинаково (согласно закону Стелла), но нормали к ним имеют разный наклон относительно оптической оси, в результате получается разное поведение преломленного луча.

Линза, которая ограничена двумя выпуклыми поверхностями, называется собирающей. В свою очередь, если она образована двумя поверхностями с отрицательной кривизной, тогда она называется рассеивающей. Все остальные виды оптических стекол связаны с комбинацией указанных поверхностей, к которым добавляется еще и плоскость. Каким свойством будет обладать комбинированная линза (рассеивающим или собирающим), зависит от суммарной кривизны радиусов ее поверхностей.

Изображения, даваемые собирающей линзой

1. Предмет находится между собирающей линзой и фокусом (0

Если расположить свечу между фокусом линзы и самой линзой, то с той же стороны линзы, где находится свеча, мы сможем увидеть увеличенное изображение свечи — её прямое изображение.

Чтобы построить изображение предмета, находящегося между фокусом и собирающей линзой, нужно воспользоваться следующей схемой для каждой точки, которую мы хотим отобразить.

Проводим два луча: один идёт через центр линзы, другой рисуется параллельно оптической оси. Луч, проходящий через центр линзы, не преломляется. Луч, который идёт параллельно оптической оси, после преломления в линзе, пройдёт через фокус.

Мы берём именно эти два луча, т.к. точно известно их поведение при работе с линзами.

Само изображение за линзой не может получится, т.к. эти два луча не пересекаются.

Изображение будет получатся на стороне предмета в точке пересечения продолжений этих двух лучей.

Изображение, которое получается в результате пересечения продолжений расходящихся лучей за линзой, называется мнимым. Изображение, называется действительным, если оно получено в результате пересечения реальных преломлённых лучей. Действительное изображение может быть получено на экране.

Мнимое изображение — это оптическое изображение предмета, создаваемое расходящимся пучком лучей, прошедшим оптическую систему, если мысленно продолжить их в обратном направлении до пересечения. В отличие от действительного, мнимое изображение нельзя получить на экране или фотоплёнке.

Схематично можно изобразить построение предмета, находящегося между фокусом и линзой (0

Изображение получается прямым (не перевернутым), мнимым, увеличенным.

2. Предмет находится в фокусном расстоянии (d = F).

Когда предмет находится в фокусе собирающей линзы, лучи света, о которых мы говорили ранее, исходящие из каждой точки предмета, становятся параллельными, после прохождения через линзу. А значит, они не пересекаются между собой, и не создают изображения. Вместо этого, лучи расходятся и создают бесконечно удаленное изображение, которое на самом деле не существует.

Изображения нет.

3. Предмет находится между фокусом и двойным фокусом (F

От каждой точки предмета рисуют два луча, один луч идет параллельно оптической оси и после преломления проходит через фокус линзы, а другой луч идет через центр линзы и не преломляется. Точка пересечения этих двух лучей будет точкой изображения.

Изображение получается действительным, увеличенным, перевёрнутым.

Изображение получается за двойным фокусным расстоянием.

4. Предмет находится на двойном фокусном расстоянии (d = 2F).

От каждой точки предмета изобразим два луча. Один луч направлен параллельно оптической оси и после прохождения через линзу пройдет через фокус. Второй луч идет через центр линзы и не преломляется. Точка, где эти два луча пересекаются после прохождения через линзу, является изображением данной точки предмета.

Изображение получается действительным, перевёрнутым, в натуральную величину.

Изображение получается на двойном фокусном расстоянии по ту сторону линзы от предмета.

5. Предмет находится от собирающей линзы дальше, чем 2F (d > 2F).

Для построения изображения каждой точки предмета необходимо провести два луча: луч, параллельный оптической оси и проходящий после преломления через фокус линзы, и луч, идущий через центр линзы без преломления. Точка пересечения этих лучей определяет положение изображения.

Изображение получается действительным, перевёрнутым, уменьшенным.