Лекция 2. Построение изображений в сферических зеркалах.

1. Построение изображений в выпуклом зеркале.

2. Построение изображений в вогнутом зеркале.

3. Построение изображений в рассеивающей линзе.

4. Построение изображений в собирающей линзе.

Сферическое зеркало представляет собой часть поверхности шара и может быть вогнутым или выпуклым. Хотя принято считать, что зеркала должны быть стеклянными, на практике сферические зеркала чаще делают металлическими.

Рис 2. 1

При построении изображения любой точки источника, нет надобности рассматривать много лучей. Для этого достаточно построить два луча; точка их пересечения определит местоположение изображения. Удобнее всего построить те лучи, ход которых легко проследить.

Луч 1 проходит через центр зеркала и поэтому нормален к поверхности зеркала. Этот луч возвращается после отражения точно назад вдоль побочной или главной оптической оси.

Луч 2 параллелен главной оптической оси зеркала. Этот луч после отражения проходит через фокус зеркала.

Луч 3, который от точки объекта проходит через фокус зеркала. После отражения от зеркала он идет параллельно главной оптической оси.

Луч 4, падающий на зеркало в его полюсе, отразится назад симметрично по отношению к главной оптической оси. Для построения изображения можно воспользоваться любой парой этих лучей.

Рис 2. 2

Построив изображения достаточного числа точек протяженного объекта, можно составить представление о положении изображения всего объекта. В случае простой формы объекта, указанной на рис. 2.2 (отрезок прямой, перпендикулярный к главной оси), достаточно построить всего одну точку изображения .

2 Рис 2. 3 .1 Построение изображения в выпуклом зеркале.

Рис 2. 3

На рис. 2.2 дан пример построения изображения в выпуклом зеркале. Пучок лучей, падающий на выпуклое зеркало параллельно оптической оси, отражается так, как будто все лучи выходят из точки фокуса,  находящейся за зеркалом на расстоянии R/2. Независимо от расположения предмета его изображение в выпуклом зеркале является мнимым, уменьшенным и прямым.

2.2 Построение изображения в вогнутом зеркале.

Точка фокуса зеркала расположена в середине отрезка, соединяющего центр кривизны сферической поверхности зеркала и вершину зеркала точку . Фокусное расстояние зеркала равно :

(2.1)

Пучок лучей, падающий на вогнутое зеркало параллельно оптической оси, после отражения собирается в точке фокуса. Если предмет находится на расстояниях от вогнутого зеркала, превышающих фокусное расстояние, изображение предмета действительное и перевернутое.

Рис 2. 4

Если предмет расположен между фокусом и вершиной зеркала, то его изображение получается мнимым, прямым и увеличенным. Оно будет находиться за зеркалом.

Рис 2. 5

3. Построение изображения в собирающей линзе.

Для построения изображения в линзе важную роль играет расстояние предмета от линзы, которое обозначают буквой . Фокусное расстояние, как и сам фокус, обозначают буквою . Введем понятие двойного фокусного расстояния, которое обозначают . Пусть предмет (стрелка АВ) находится за двойным фокусным расстоянием от собирающей линзы:

(2.2)

Рис 2. 6

Рис 2. 6

Чтобы построить изображение точки , используем два «удобные» луча: первый луч проведем параллельно к главной оптической оси, после преломления он пройдёт через главный фокус; другой луч проходит через оптический центр линзы, не преломляясь. На пересечении преломленных лучей находится точка — изображение точки . Поскольку стрелка перпендикулярна к главной оптической оси, то её изображение также перпендикулярно к главной оптической оси.

Рис 2. 7

Имеем изображение - уменьшенное, обратное, действительное и расположенное между фокусом и двойным фокусом.

Изображение, созданное линзой, характеризуют по размерам, прямое или обратное, действительное или воображаемое, и показывают расположение относительно линзы.