Оптичною системою називають сукупність відбивних і заломлених поверхонь, розміщених на шляху слідування світлового променя. Оптична система може давати дійсне або уявне зображення. Якщо промені, які йдуть від точкового джерела, після проходження оптичної системи збігаються в деякій точці, то така точка є дійсним зображенням джерела. Якщо промені, які пройшли оптичну систему, утворюють розбіжний пучок, тобто не перетинаються, а щоб знайти зображення джерела, доводиться продовжувати розбіжний пучок у напрямі, протилежному напрямку поширення світла, то утворене зображення називають уявним.

Найпростішою оптичною системою є плоске дзеркало. Зображення предмета в плоскому дзеркалі розміщено симетрично реальному предмету відносно площини дзеркала. Зображення в плоскому дзеркалі – уявне, розмір зображення дорівнює розміру предмета, зображення і предмет розміщені симетрично відносно плоского дзеркала (Рис.61).

Рисунок 1

Сферичне дзеркало – тіло, що має сферичну поверхню і дзеркально відбиває світло (Рис.62).

Оптичний центр дзеркала (О) – точка, проходячи через яку, промінь повертається після відбивання у зворотному напрямі.

Полюс сферичного дзеркала (Р) – середина дзеркала, вершина сферичного сегмента.

Фокусна відстань (FP) – відстань від полюса дзеркала до головного фокуса F.

Головний фокус дзеркала – точка (F), у якій після відбивання перетинаються всі промені, що падають паралельно головній оптичній осі.

Головна оптична вісь – пряма (ОР), яка проходить через центр сферичної поверхні і полюс дзеркала.

Побічна оптична вісь – будь-яка пряма, що проходить через оптичний центр дзеркала.

Фокальна площина - площина, перпендикулярна до головної оптичної осі, яка проходить через головний фокус. Якщо радіус сфери R, то фокусна відстань:

Величину D, обернену до фокусної відстані, називають оптичною силою:

Вимірюється в діоптріях:

Формулою сферичного дзеркала називають таке співвідношення:

d – відстань від предмета до дзеркала, f – відстань від дзеркала до зображення, F – фокусна відстань, R – радіус сфери.

В даній формулі відстані до дійсних точок треба брати зі знаком плюс, а до уявних – зі знаком мінус.

Для побудови зображень у сферичному дзеркалі потрібно взяти будь-які з двох променів.

1. Промені АО і ВО, які проходять через центр О дзеркала (після відбивання вони протилежно направлені відносно початкового променя).

2. Промені AF i BF, які проходять через фокус F дзеркала (після відбивання вони поширюються паралельно головній оптичній осі).

3. Промені BD i AF паралельні головній оптичній осі (після відбивання від дзеркала, вони проходять через його фокус).

4. Промені АР і ВР, які падають у полюс Р дзеркала (вони відбиваються симетрично головній оптичній осі).

Рисунок 2

Лінзою називають прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями, причому одна з них може бути плоскою. Лінза називається тонкою, якщо її товщина мала порівняно з радіусом кривизни поверхонь.

Лінза, товщина якої на краях менша, ніж на середині, називається збиральною. Лінза, краї якої товщі за середину, називається розсіювальною (Рис.64).

Рисунок 3

Пряма, що проходить через центри сферичних поверхонь, які обмежують лінзу, – головна оптична вісь (Рис. 65).

Рисунок 4

Будь-яка пряма, що проходить через оптичний центр лінзи, – побічна оптична вісь. Головний фокус лінзи – це точка, у якій після заломлення в збиральній лінзі перетинаються промені, що падають на лінзу паралельно головній оптичній осі. Фокусна відстань – відстань від оптичного центра лінзи до її фокуса. Фокальна площина – площина, яка проходить через фокус, перпендикулярна до головної оптичної осі і паралельна площині лінзи.

Для побудови зображення у лінзі потрібно використати будь-які два промені (Рис.66).

1. Промінь, який проходить через оптичний центр лінзи (не змінює напряму поширення).

2. Промінь, паралельний головній оптичній осі (після заломлення в лінзі йде через задній фокус).

3. Промінь, який проходить через передній фокус лінзи (після заломлення в лінзі паралельно головній оптичній осі).

Для розсіювальної лінзи передній фокус – уявний, і щоб його побудувати, беруть не самі промені, а їх продовження (Рис.67).

Рисунок 5

Рисунок 6

Формула тонкої збиральної лінзи:

d – відстань від предмета до лінзи, f – відстань від лінзи до зображення,

F – фокусна відстань, D – оптична сила лінзи.

Відстані до дійсних зображень треба брати зі знаком плюс, а до уявних – зі знаком мінус.

Відношення лінійного розміру зображення до відповідного лінійного розміру предмета називають лінійним збільшенням лінзи.

Кутове збільшення: