Введение в оптику

2. Геометрическая оптика

Различные случаи построения изображения двояковыпуклой линзой. Пользуясь описанными геометрическими приемами построения изображений предметов в пересечении лучей, можно проследить, каким будет получаться изображение при различных взаимных положениях объекта и линзы.

Рис. 10. Изображения объектов, удаленных на разные расстояния от линзы: а-Д»2F; б-Д>2F; в-Д=2F; г-F<Д<2F; д-Д=F; е-Д<F

1-й случай. Объект удален в бесконечность влево от линзы, в пространство предметов вдоль оптической оси (рис. 10, а). Лучи, идущие от бесконечно удаленной точки, параллельны между собой и пересекутся в главном фокусе линзы. Поэтому бесконечно удаленный объект, как бы велик он ни был по абсолютным размерам, изобразится в виде точки. Масштаб изображения будет бесконечно мал:

Изображение в этом случае будет построено в задней главной фокальной плоскости, т. е. расположено на главном фокусном расстоянии от линзы. Практическим примером такого случая построения изображений служит изображение звезды при съемке звездного неба ночью. Действительно, расстояние до звезды чрезвычайно велико по сравнению с фокусным расстоянием линзы, и лучи, идущие от звезды, можно считать параллельными. Поэтому звезда изобразится на снимке точкой, хотя, как известно из астрономии, размеры звезды превышают размеры любого тела, находящегося на земле. При этом наиболее резкое изображение получится в главном фокусе. Поэтому при съемке очень удаленных объектов нет необходимости фокусировать изображение, достаточно установить пленку на главном фокусном расстоянии от объектива.

2-й случай. Объект расположен на конечном расстоянии от линзы, но не ближе удвоенного фокусного расстояния от нее (рис. 10, б). Этот случай чаще всего встречается в фоторафической практике и, как уже говорилось, дает уменьшенное обратное действительное изображение объекта. Масштаб имеет конечную величину, меньшую единицы: 1/m<1
Изображение располагается между одинарным и двойным фокусным расстоянием линзы. Чем дальше удален объект от линзы, тем блик главному фокусу получается его изображение в пространстве изображений. Чем ближе к линзе расположен объект, тем дальше от линзы удаляется его изображение (рис. 10, б - г).

3-й случай. Объект приблизился к линзе на расстояние, равное удвоенному фокусному расстоянию (рис. 10, в). Геометрическое построение дает нам изображение, удаленное от линзы также на двойное фокусное расстояние. Этот частный случай единственный, когда объект изображается в натуральную величину, т. е. масштаб равен единице 1/m=1/1=1.
В практике такой случай используют при репродукционных работах, когда нужно получить копию чертежа или рисунка в натуральную величину или при съемке объектов, размеры которых приближаются к размерам кадрового окна фотоаппарата. В этом случае фотоаппарат должен обладать двойным растяжением меха, что позволит разместить объектив на двойном фокусном расстоянии от пленки.

Продолжение