В каком случае линза, находящаяся в ящике (рис. 212), будет рассеивающей и в каком − собирающей?

рис. 212

Для анализа задачи о типе линзы, находящейся в ящике, необходимо рассмотреть основные физические законы, связанные с преломлением света через линзы, и их характеристиками.

Линзы и их виды:
Линза — это оптический элемент, изготовленный из прозрачного материала (например, стекла или пластика), ограниченного двумя кривыми поверхностями или одной плоской и одной кривой поверхностью. Линзы делятся на два основных типа:

1. Собирающая линза:

   • У неё центральная часть толще, чем края.
   • Основная функция собирающей линзы — фокусировать (собирать) световые лучи в одной точке, называемой фокусом.
   • Если параллельные лучи света проходят через собирающую линзу, после преломления они сходятся в одной точке на стороне, противоположной источнику света.
   • Примеры: увеличительное стекло, линзы в фотоаппаратах и телескопах.

2. Рассеивающая линза:

   • У неё края толще, чем центральная часть.
   • Рассеивающая линза предназначена для того, чтобы "разбросать" световые лучи, проходящие через неё. После преломления такие лучи разойдутся, как будто они исходят из одной точки, находящейся на той же стороне, где находится источник света.
   • Примеры: защитные очки для зрения с минусовой коррекцией.

Преломление света:
Преломление происходит, когда луч света проходит из одного прозрачного материала в другой с различной оптической плотностью (например, из воздуха в стекло линзы). При этом изменяется направление распространения луча. Это явление описывается законом преломления (закон Снеллиуса), который связывает углы падения и преломления с показателями преломления материалов.

Свойства линз:
1. Фокусное расстояние линзы — это расстояние от линзы до её фокуса, точки, в которой сходятся лучи (для собирающей линзы) или из которой расходятся лучи (для рассеивающей линзы).
2. Параллельные лучи всегда падают на линзу под углом, проходя через её оптическую ось. В зависимости от кривизны линзы и её оптических свойств, лучи либо сходятся (собирающая линза), либо расходятся (рассеивающая линза).

Прохождение лучей через линзу:
− Для собирающей линзы:
Лучи, параллельные главной оптической оси, после прохождения через линзу сходятся в одной точке — это фокус линзы.
− Для рассеивающей линзы:
Лучи, параллельные главной оптической оси, после прохождения через линзу расходятся, как будто они выходят из фокуса линзы, расположенного на той же стороне, что и источник света.

Анализ рисунка:
На рисунке изображены два случая прохождения световых лучей через ящик, внутри которого находится линза:
− В случае (а) лучи, проходящие через ящик, сходятся после выхода из линзы.
− В случае (б) лучи, проходящие через ящик, расходятся после выхода из линзы.

Заключение:
Тип линзы определяется по поведению лучей:
− Если лучи сходятся, линза является собирающей.
− Если лучи расходятся, линза является рассеивающей.