Лабораторная работа №1.
Построение хода луча через тонкие компоненты

1.2. Построение изображения в положительной линзе

1.2.1. Построение изображения произвольного предмета

Рассмотрим построение изображения через одиночную положительную линзу, находящуюся в воздухе.

Для того чтобы построить изображение предмета, необходимо построить хотя бы два вспомогательных луча, исходящих из крайней точки предмета А. Изображение этой точки А' будет находиться на пересечении вспомогательных лучей.

Первый вспомогательный луч можно провести через точку A параллельно оптической оси. Тогда в пространстве изображений этот луч пройдет через задний фокус оптической системы F'.

Второй вспомогательный луч можно провести через точку A и передний фокус оптической системы F. Тогда в пространстве изображений луч пойдет параллельно оптической оси.

Третий вспомогательный луч можно провести через центр линзы. Если линза находится в однородном пространстве (например, в воздухе), то такой луч не будет преломляться.

Изображение А' точки A будет находиться на пересечении всех этих вспомогательных лучей.

1.2.2. Частные случаи положения предмета в положительной линзе

Рассмотрим построение изображения для нескольких частных случаев положения предмета.

Предмет расположен на расстоянии двойного фокуса

Построим первый вспомогательный луч параллельно оптической оси (в пространстве изображений этот луч пройдет через задний фокус) и второй вспомогательный луч, проходящий через точку переднего фокуса (в пространстве изображений этот луч пойдет параллельно оптической оси).

Из рисунка можно заметить, что изображение такого предмета будет находиться также на расстоянии двойного фокусного расстояния и иметь те же размеры, что и предмет.

Предмет расположен в переднем фокусе

Построим первый вспомогательный луч параллельно оптической оси (в пространстве изображений этот луч пройдет через задний фокус) и второй вспомогательный луч, проходящий через центр линзы (такой луч не преломляется).

Вспомогательные лучи нигде не пересекаются, следовательно, изображение предмета находится в бесконечности.

Предмет расположен в переднем фокусе между передним фокусом и линзой

Построим первый вспомогательный луч параллельно оптической оси (в пространстве изображений этот луч пройдет через задний фокус) и второй вспомогательный луч, проходящий через точку переднего фокуса (в пространстве изображений этот луч пойдет параллельно оптической оси). Лучи пересекутся в пространстве предметов и изображение будет мнимое.