§ 45. Изображения, даваемые линзой

Собирающая линза способна давать самые разные изображения одного и того же предмета. Смотря по тому, насколько далеко предмет отстоит от линзы, его изображение получается то уменьшенным, то увеличенным, прямым или перевёрнутым, действительным или мнимым. Чтобы заранее сказать, каким оно окажется, нужно уметь его строить. Именно на построении изображений держится работа многих оптических приборов — фотоаппарата, проектора, лупы, микроскопа, телескопа и даже человеческого глаза. Поэтому так важно усвоить общее правило, которое по положению предмета предсказывает, где, какого размера и какого рода будет его изображение.

Любой предмет удобно мысленно разбить на отдельные светящиеся точки. Если мы научимся находить изображение одной такой точки, то сумеем построить изображение и всего тела целиком. Возьмём произвольную точку S: из неё во все стороны расходится пучок лучей, и после преломления в линзе все эти лучи (либо их продолжения) вновь стягиваются в одну-единственную точку S₁ — она и служит изображением точки S. Замечательно, что именно в одной точке, а не в пятне: иначе изображение вышло бы размытым. Поэтому нам достаточно проследить путь всего двух лучей — там, где они встретятся, и лежит искомая точка.

Выгоднее выбирать те лучи, ход которых известен наперёд. Первый пускают параллельно главной оптической оси: миновав линзу, он непременно отклоняется к фокусу. Второй направляют прямо в оптический центр линзы; опыт показывает: через центр луч идёт почти без отклонения.