Soczewka jest to element optyczny ograniczony dwiema powierzchniami sferycznymi lub powierzchnią sferyczną i płaską. Istnieją jednak odstępstwa od tej uproszczonej definicji np.

soczewka cylindryczna stosowana w korekcji astygmatyzmu (niezborności oka, wady która przejawia się zniekształceniem widzianego obrazu).

Równanie soczewki przedstawia się następująco: Ogniskową soczewki cienkiej można wyznaczyć ze wzoru gdzie n oznacza współczynnik załamania materiału soczewki względem otoczenia, a r1 i r2 są promieniami sfer ograniczających soczewkę. Przyjmujemy, że promień sfery jest dodatni dla powierzchni wypukłych i ujemny dla wklęsłych. Dla powierzchni płaskich uważamy, że jest równy nieskończoności, a tym samym 1/r=0.

n=n2/n1

n2 to współczynnik załamania materiału z jakiego wykonano soczewkę, n1 współczynnik załamania ośrodka w jakim znajduje się soczewka (dla powietrza uznaje się, że wynosi 1.

Równanie soczewki możemy przedstawiać również w skróconej formie: gdzie f - ogniskowa, x - odległość przedmiotu, y - odległość obrazu. Należy pamiętać, że jeżeli obraz powstaje po tej samej stronie, gdzie umieszczony jest przedmiot mówimy o obrazie pozornym. W związku z tym odległość y będzie mniejsza od 0, co przy wyliczeniach z tego wzoru należy uwzględnić zapisując przed wartością y minus.

Podobnie jak przy zwierciadłach tutaj również mamy do czynienia z powiększeniem. Wzór na powiększenie przedstawia się następująco: W przypadku soczewek możemy mówić o zdolności skupiającej. Zdolność skupiająca jest odwrotnością ogniskowej:

Jednostką ogniskowej jest dioptria ( [1D]=[1/m] ).

Jeżeli zdolność skupiająca soczewki jest większa od zera to soczewka jest soczewką skupiającą, a w przypadku gdy Z<0 jest to soczewka rozpraszająca. Należy jednak pamiętać, że zdolność skupiająca soczewki zmienia się w zalezności od wsp. załamania ośrodka, w któtrym znajduje się soczewka. Tak więc soczewka, która jest skupiająca w powietrzu może okazać się rozpraszającą w wodzie.

Konstruując obrazy przyjmujemy następujące symbole dla soczewki: skupiającej

rozpraszającej

Rodzaj otrzymanego obrazu w zależności od odległości od soczewki skupiającej.

x

∞

Wiązka promieni równoległych zostaje skupiona w ognisku

> 2f

Obraz rzeczywisty, pomniejszony, odwrócony 2f

Obraz rzeczywisty, naturalnej wielkości, odwrócony f < x < 2f

Obraz rzeczywisty, powiększony, odwrócony f

Promienie z ogniska tworzą po odbiciu od zwierciadła wiązkę równoległa

0 < x < f

Obraz pozorny, powiększony, prosty

< 0

Obraz rzeczywisty pozornego przedmiotu, zmniejszony, prosty

Konstrukcje obrazów w soczewkach skupiających x - położenie przedmiotu

0<x<f

Otrzymaliśmy obraz:

- pozorny;

- prosty,

- powiększony;

x=f

Obraz nie powstanie.

Promienie ani ich przedłużenia

nie przetną się, ponieważ są do

siebie równoległe.

f<x<2f

Obraz jest:

- rzeczywisty;

- odwrócony;

- powiększony;

x=2f

Obraz jest:

- rzeczywisty;

- odwrócony

- tej samej wielkości co

przedmiot

x>2f

Obraz jest:

- rzeczywisty;

- odwrócony;

- pomniejszony;

Soczewki rozpraszające

x

> 0

Obraz pozorny przedmiotu rzeczywistego, zmniejszony, prosty

-f < x < 0

Obraz rzeczywisty przedmiotu pozornego, powiększony, prosty

- f

Wiązka promieni zbieżnych do ogniska po przejściu przez soczewkę staje się równoległa

-2f < x < -f Obraz pozorny przedmiotu pozornego, powiększony, odwrócony

- 2f

Obraz pozorny, odwrócony, wielkości przedmiotu pozornego

< -2f

Obraz pozorny przedmiotu pozornego, zmniejszony, odwrócony

∞

Wiązka promieni równoległych do osi optycznej staje się po przejściu przez soczewkę rozbieżna

W przypadku soczewki rozpraszającej cechy obrazu zawsze są identyczne bez względu na odległość przedmiotu od soczewki.

Cechy obrazu:

- zawsze pozorny; - zawsze prosty,

- zawsze pomniejszony;

OKO

Krótkowzroczność – układ optyczny oka skupia równoległą, wiązkę promieni przed siatkówką.

Nadwzroczność – układ optyczny oka skupia równoległą, wiązkę promieni za siatkówką.