Чем толще середина собирательной линзы по сравнению с ее диаметром, тем резче сходятся лучи света и тем ближе находится фокус линзы к ней самой, то есть тем меньше фокусное расстояние (расстояние от фокуса до центра линзы). Линзы с коротким фокусным расстоянием, резче изменяющие направление световых лучей, естественно, считаются более мощными.

Сила линзы измеряется в диоптриях (от греческого слова, означающего «видеть насквозь»), которые получаются путем обращения фокусного расстояния в метрах. Если фокусное расстояние — 1 м, то сила линзы — 1 диоптрия. Фокусное расстояние в 50 см, или 0,5 м, подразумевает силу в 1/0,5 = 2 диоптрии. Чем больше значение в диоптриях, тем сильнее линза.

Линза может быть вогнутой с обеих сторон (двояковогнутая линза) таким образом, что она имеет наибольшую толщину по краям, а наименьшую — в центре. Она может быть с одной стороны плоской (плоско-вогнутой) или даже выпуклой (вогнуто-выпуклая). В любом случае, если толщина линзы по краям превышает толщину в центре, то она считается вогнутой. Поскольку параллельный сноп лучей света, проходя через любую вогнутую линзу, рассеивается с другой стороны, такие линзы называют еще рассеивающими.

И опять же, свойства вогнутой линзы соответствуют свойствам вогнутого зеркала. Лучи света, отражаясь от вогнутого зеркала, собираются в фокусе. Если мы мысленно продолжим собирающиеся лучи сквозь зеркало, то они рассеются с другой стороны. Сквозь рассеивающую линзу свет на самом деле проходит и рассеивается.

Проходя сквозь вогнутую линзу, свет рассеивается и не создает никакого изображения. Однако мысленно рассеивающиеся лучи света можно отразить назад, и тогда они сформируют мнимое изображение там, где вогнутое зеркало создало бы изображение действительное.

Сила рассеивающей линзы измеряется так же, как и сила собирательной линзы. Однако в случае рассеивающей линзы речь может идти только о мнимом фокусе, и соответственно фокусное расстояние имеет отрицательное значение. Рассеивающая линза может иметь силу значением, скажем, -2 диоптрии.

Очки

В глазу человека, сразу за зрачком, находится тело, имеющее форму линзы и именуемое хрусталиком (не потому, что оно состоит из хрусталя, а потому, что слово «хрусталь» является искаженным «кристалл», что, как мы помним, означает «прозрачный»). Это двояковыпуклая, а следовательно, собирающая линза, около трети дюйма в диаметре. Наиболее выступающая часть глаза, прозрачная роговица, тоже является собирающей линзой, чья собирающая сила в два раза больше, чем у хрусталика.

Линзы роговицы и хрусталика собирают световые лучи в фокус на светочувствительном внутреннем покрытии задней стенки глаза (сетчатке). На сетчатке создается перевернутое изображение. К каждой светочувствительной клетке сетчатки (где формируется видимое нами изображение) подходит свое отдельное нервное окончание, поэтому получившаяся картинка без потерь передается в мозг. Мозг делает поправку, переворачивая изображение обратно, и в результате мы видим все таким, какое оно есть в реальности.

Однако нельзя полагаться на то, что изображение, создаваемое собирающей линзой, всегда будет приходить в фокус (который, строго говоря, является точкой, где сводятся лучи из параллельного пучка). Когда источник света удален, то лучи действительно параллельны или почти параллельны, и тогда все нормально. Чем ближе источник света подносят к линзе, тем больше становится угловое расстояние между расходящимися от него лучами, и тогда они собираются дальше от линзы, чем находится фокус, т. е. на расстоянии, превышающем фокусное.

Отношение между расстояниями до объекта, рассматриваемого как источник света (D₀), до изображения (D₁) и до фокуса (f) выражается уравнением 2.2 (см. гл. 2). В предыдущей главе это уравнение было использовано в связи с зеркалами, но для линз оно тоже справедливо.