Калькулятор увеличения линзы

Рассчитайте оптическое увеличение, высоту и ориентацию изображения и фокусное расстояние по расстояниям для тонкой линзы.

Расчёт увеличения линзы
Используйте одну единицу длины; подписи результатов ниже предполагают сантиметры.

Об увеличении линзы

Линейное увеличение описывает размер изображения относительно предмета. Для тонкой линзы оно равно отношению расстояния до изображения к расстоянию до предмета со знаком минус. Абсолютное значение показывает соотношение размеров: два означает удвоенную высоту, одна вторая — половину высоты. Знак передаёт ориентацию. При стандартном декартовом соглашении отрицательное увеличение соответствует перевёрнутому изображению, положительное — прямому. Высота изображения равна произведению увеличения на высоту предмета. Если предмет высотой пять сантиметров имеет увеличение минус один, высота изображения равна минус пяти сантиметрам. Минус не означает отрицательный физический размер: он отмечает перевёрнутость относительно предмета. Это важно для построения лучей, камер, проекторов, микроскопов и оптических скамей. Калькулятор также находит фокусное расстояние по формуле тонкой линзы. Обратное фокусное расстояние равно сумме обратных расстояний до предмета и изображения; после преобразования получается произведение этих расстояний, делённое на их сумму. Единицы должны совпадать. При вводе расстояний в сантиметрах фокусное расстояние и высота изображения также получаются в сантиметрах. Перевод всех трёх входных величин в миллиметры сохраняет увеличение и даёт длины в миллиметрах. Правила знаков различаются в учебниках и инженерных дисциплинах. Здесь расстояния до предмета и изображения положительны в обычном случае, когда реальный предмет создаёт действительное изображение по другую сторону собирающей линзы, а увеличение отрицательно. Мнимое изображение можно задать отрицательным расстоянием до изображения, что может дать положительное увеличение. Перед сравнением с учебной задачей или характеристиками прибора проверьте совпадение правил знаков. Модель тонкой линзы предполагает идеальную линзу, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с расстояниями до предмета и изображения. Реальные составные линзы имеют главные плоскости, аберрации, конечные апертуры, дисторсию и зависимость от длины волны. В фотографии может указываться масштаб воспроизведения на сенсоре, а в телескопах и визуальных микроскопах — угловое, а не линейное увеличение. Используйте результат для основ геометрической оптики и предварительного проектирования; если существенны толщина и аберрации, нужны данные производителя или полная оптическая модель.

Примеры увеличения линзы

Расстояния и высотаРассчитанные параметрыИнтерпретация
do 20 cm, di 20 cm, ho 5 cmM -1; hi -5 cm; f 10 cmДействительное перевёрнутое изображение того же размера.
do 30 cm, di 15 cm, ho 8 cmM -0.5; hi -4 cm; f 10 cmУменьшенное перевёрнутое действительное изображение.
do 15 cm, di 30 cm, ho 2 cmM -2; hi -4 cm; f 10 cmУвеличенное перевёрнутое действительное изображение.
do 10 cm, di -20 cm, ho 3 cmM 2; hi 6 cm; f 20 cmПри этих правилах знаков — увеличенное прямое мнимое изображение.

Как рассчитать увеличение линзы

  1. Измерьте расстояние до предмета от опорной плоскости линзы по выбранным правилам знаков.
  2. Введите соответствующее расстояние до изображения в той же единице.
  3. Введите физическую высоту предмета в этой единице.
  4. Нажмите «Рассчитать параметры линзы», чтобы получить увеличение, высоту изображения, фокусное расстояние и ориентацию.
  5. Отрицательные высота или увеличение означают перевёрнутое изображение, а не отрицательный физический размер.

Частые вопросы об увеличении линзы

Что означает отрицательное увеличение?

Изображение перевёрнуто относительно предмета. Абсолютное значение по-прежнему показывает отношение размера изображения к размеру предмета.

Есть ли у увеличения единица измерения?

Нет. Линейное увеличение — безразмерное отношение двух длин. Высоты, расстояния и фокусное расстояние должны быть в согласованных единицах.

Что такое формула тонкой линзы?

Обратное фокусное расстояние равно сумме обратных расстояний до предмета и изображения. Формула связывает три основных расстояния для идеальной тонкой линзы.

Можно ли рассчитать мнимое изображение?

Да. При используемых здесь правилах введите отрицательное расстояние до изображения. Полученное положительное увеличение означает прямое мнимое изображение.

Это то же самое, что увеличение телескопа?

Нет. Этот калькулятор показывает линейное отношение размеров изображения и предмета. Для телескопов и визуальных микроскопов обычно указывают угловое увеличение, рассчитываемое по другим формулам.