Лінза (йому. Linse, від латів.(латинський) lens — чечевиця), прозоре тіло, обмежене двома поверхнями, заломлюючими світлові промені; є одним з основних елементів оптичних систем . Найбільш споживані Л., обидві поверхні яких володіють загальною віссю симетрії, а з них — Л. з сферичними поверхнями, виготовлення яких найпростіше. Менш поширені Л. з двома взаємно перпендикулярною плоскістю симетрії; їх поверхні циліндрові або тороїдальні. Такі Л. в окулярах, що наказують при астигматизмі ока, Л. для анаморфотних насадок і так далі
Матеріалом для Л. найчастіше служить оптичне і органічне скло. Спеціальні Л., призначені для роботи в ультрафіолетової області спектру, виготовляють з кристалів кварцу, флюориту, фтористого літію і ін., в інфрачервоній — з особливих сортів скла, кремнію, германію, флюориту, фтористого літію, йодистого цезію і ін.
Описуючи оптичні властивості осесиметричної Л., зазвичай розглядають промені, падаючі на неї під малим кутом до осі, складові т.з. параксіальний пучок променів . Дія Л. на ці промені визначається положенням її кардинальних точок — т.з. головних точок Н і H'', в яких перетинається з віссю головна плоскість Л., а також переднього і заднього головних фокусів F і F'' ( мал. 1 ). Відрізки HF = f і H''F'' = f'' наз.(назив) фокусними відстанями Л. (у разі, коли середовища, з якими граничить Л., володіють однаковими показниками заломлення, f завжди рівне — f’ ); крапки Об пересічення поверхонь Л. з віссю називаються її вершинами, відстань між вершинами — товщиною Л.
Геометричні величини, що характеризують окремі Л. і системи Л., прийнято вважати позитивними, якщо напрями відповідних відрізань збігаються з напрямом променів світла На мал. 1 промені проходять через Л. зліва направо, і так же орієнтований відрізок H''F''. Тому тут f’ > 0, а f < 0.
Заломлення на поверхнях Л. змінюють напрями падаючих на неї променів. Якщо Л. перетворить паралельний пучок в той, що сходиться, її називають такою, що збирає; після проходження розсіюючої Л. паралельний пучок перетворюється на той, що розходиться. У головному фокусі F'' що збирає Л. перетинаються промені, які до заломлення були паралельні її осі. Для такий Л. f’ завжди позитивно. У розсіюючій Л. F'' — точка пересічення не самих променів, а їх уявних продовжень убік, протилежну до напряму поширення світла. Тому для них завжди f < 0. У окремому випадку тонких Л. зовнішня відмінність збираючих і розсіюючих Л. полягає в тому, що в перших товщина країв менше товщини в центрі Л., в других — навпаки.
Мірою заломлюючої дії Л. служить її оптична сила Ф — величина, зворотна фокусній відстані (Ф = 1/ f’ ) і вимірювана в діоптріях ( м -1 ). В збираючих Л. Ф > 0, тому їх ще іменують позитивними. Розсіюючі Л. (Ф < 0) називаються негативними. Вживають і Л. з Ф = 0 — т.з. афокальні Л. (їх фокусна відстань дорівнює нескінченності). Вони не збирають і не розсіюють променів, але створюють аберацію (див. Аберація оптичних систем ) і застосовуються в дзеркально-лінзових (а інколи і в лінзових) об'єктивах як компенсатори аберації.
Л., обмежена сферичними поверхнями. Всі параметри, що визначають оптичні властивості такий Л., можуть бути виражені через радіуси кривизни r 1 і r 2 її поверхонь, товщину Л. по осі d і показник заломлення її матеріалу n . Наприклад, оптична сила і фокусна відстань Л. задаються співвідношенням
(1)
Радіуси r 1 і r 2 вважаються позитивними, якщо напрям від вершини Л. до центру відповідної поверхні збігається з напрямом променів (на мал.(малюнок) 1 r 1 > 0, r 2 < 0). Слід звести наклеп, що формула (1) вірна лише стосовно параксіальних променів. При одній і тій же оптичній силі і тому ж матеріалі форма Л. може бути різною. На мал. 2 показано декілька Л. однакової оптичної сили і різної форми. Перші три — позитивні, останні три — негативні. Л. називається тонкою, якщо її товщина d мала по порівнянню з r 1 і r 2 . Досить точне вираження для оптичної сили такий Л. отримують, відкидаючи другий член в (1).
Положення головної плоскості Л. відносно її вершин теж можна визначити, знаючи r 1 , r 2 , n і d . Відстань між головною плоскістю мало залежить від форми і оптичної сили Л. і приблизно рівний . У випадку тонкою Л. ця відстань мала і практично можна вважати, що головна плоскість збігається.
Коли положення кардинальних крапок відоме, положення зображення оптичного крапки, Л, що дається. ( див. мал.(малюнок) 1 ), визначається формулами:
x · x’ = f · f’ = -f’ 2 ,
, (2)
де V — лінійне збільшення Л. (див. Збільшення оптичне ), l і l'' — відстані від крапки і її зображення до осі (позитивні, якщо вони розташовані вище за вісь), х — відстань від переднього фокусу до крапки, x'' — відстань від заднього фокусу до зображення. Еслі t і t'' — відстані від головних крапок до плоскості предмету і зображення відповідно, то (оскільки х = t — f, x'' = t’ — f’ ):
f’/t’ + f/t = 1 (3)
або
1/t’ - 1/t = 1/f’.
В тонких Л. t і f можна відлічувати від відповідних поверхонь Л.
З (2) і (3) витікає, що у міру наближення змальовуваної крапки (дійсного джерела) до фокусу Л. відстань від зображення до Л. збільшується; що збирає Л. дає дійсне зображення крапки в тих випадках, коли ця крапка розташована перед фокусом; якщо крапка розташована між фокусом і Л., її зображення буде уявним; розсіююча Л. завжди дає уявне зображення дійсної крапки, що світиться (детальніше за див.(дивися) в ст. Зображення оптичне ) .
Літ.: Елементарний підручник фізики, під ред. Р. С. Ландсберга, 6 видавництво, т. 3, М., 1970; Тудоровський А. І., Теорія оптичних приладів, 2 видавництва, т. 1, М. — Л., 1949.
