Ну что, готовы)? Начнем издалека. Проникая все дальше в недра оптики (или, вернее, возвращаясь к истокам) вспомним суть закона Снеллиуса. При попадании луча на границу раздела двух разных по оптическим свойствам сред, он меняет траекторию. Почему — потому что меняется скорость волны (луча). Вставки с формулами я буду делать картинками).
Абсолютный показатель преломления среды — это отношение скорости волны (луча) в вакууме к скорости луча в среде. Это как нам, например, с асфальта выбежать на песок. Скорость бега падает, вот и у луча также. Скорость в вакууме максимально возможная, значит, абсолютный показатель преломления всегда больше единицы. Скорость луча в воздухе считаем равной скорости луча в вакууме. Луч, падающий на границу раздела сред под каким-нибудь углом, проходя эту границу, меняет направление движения.
Углы на рисунке называются углами падения и преломления. Закон Снеллиуса связывает синусы этих углов с отношением абсолютных показателей преломления сред. Это отношение так и называют — относительный показатель преломления. Рассмотрим пару базовых случаев.
Пример 1. Луч падает из воздуха (n1=1) в воду (n2 =1,33). Значит, по рисунку, луч при переходе «прижимается» к перпендикуляру АВ). Относительный показатель преломления тут равен 1,33.
Пример 2. Луч падает на ту же границу раздела, но — из воды в воздух. Все наоборот, луч «отталкивается» от перпендикуляра АВ. Относительный показатель преломления тут равен 0,75.
К этим рисункам мы еще вернемся в следующих статьях. Идем дальше. Теперь поиграемся в изогнутые поверхности.
Пример 3. Представим себе, что поверхность, на которую падает луч, изогнута, и луч переходит из воздуха в стекло. Как поступить в этом случае? Фишка: прежде чем запускать процесс с углами, построить касательную к поверхности в точке падения луча и перпендикуляр к ней. Дальше угол падения и угол преломления откладываются,как на рисунках выше.
А теперь из стекла — в воздух:)
Что видим? Просто ход лучей. А теперь жульничаем. Объединяем две последние истории в одну, и понимаем, что это и есть собирающая линза!
Проведем параллельно нашему лучу еще один хитрый: он не преломляется, потому что перпендикулярен касательной к поверхности в данной точке. Этот луч - главная оптическая ось. В меру очевидно, что все лучи, параллельные ей, сойдутся в точке F — это и есть фокус линзы. Лучи на линзу могут падать как слева направо, так и справа налево. Значит, фокусов два.
Превратим «реального коня» в «сферического в вакууме» — то есть — выберем модель упрощения). На чертежах от реальной линзы останется стрелочка). Чтобы линзу считать тонкой, ее толщина должна быть меньше радиусов ограничивающих ее поверхностей.
Пример 4. На линзу, вообще говоря, падает многое множество лучей, и как их учесть? Ну,все, наверное, и не надо, а вот про некоторые мы поговорим. Пусть поток лучей на собирающую линзу - параллелен, но при этом не параллелен главной оптической оси. Куда линза их денет? Сфокусирует. Как? Как диктует ей алгоритм пяти шагов отсюда.
Через точку, куда попали лучи и точку F можно провести плоскость, куда попадут все параллельные потоки лучей, не параллельные при этом главной оптической оси. Вот тут надо напрячь пространственную фантазию)!
Их высочество фокальная плоскость на сцене. Откуда возьмется вторая? Изогнутых поверхностей, которые ограничивают линзу — две, значит и фокусов — два. Если мы отзеркалим картинку слева-направо, получим все то же самое поведение. Вот и вторая фокальная плоскость.
Плоскости на рисунке видны с торца, поэтому они просто зеленые линии, параллельные линзе.
Вопрос к вам , уважаемые читатели: я планирую сделать цикл статей и (или) видео - разборов «Восполним пробелы к ЕГЭ» - надо? И какие темы рассмотреть?