Оптическая сила

Опти́ческая си́ла — величина, характеризующая преломляющую способность осесимметричных линз и центрированных оптических систем из таких линз^[1][2]. Измеряется в диоптриях (обозначение: дптр): 1 дптр=1 м⁻¹. Диоптрия не входит в Международную систему единиц (СИ) и считается внесистемной единицей. В то же время в Российской Федерации диоптрия допускается к применению без ограничения срока наравне с единицами СИ в области применения «оптика»^[3].

Определение

Оптическая сила системы рассчитывается по формуле:

${\displaystyle \ D={\frac {n_{0}}{f}}~,}$

где:

${\displaystyle f}$ — фокусное расстояние системы;

${\displaystyle n_{0}}$ — показатель преломления среды, окружающей систему.

Фокусное расстояние — расстояние от оптического центра до главного фокуса, а фокус линзы — точка, в которой пересекаются преломленные линзой лучи, падающие на систему параллельно её главной оптической оси, или их продолжение.

Оптическая сила положительна у собирающих систем и отрицательна в случае рассеивающих.

В отличие от фокусного расстояния, определяющего в основном масштаб изображения, оптическая сила определяет сходимость пучка, т. е. величину, обратную фокусному расстоянию. Оптическая сила измеряется в диоптриях. Если фокусное расстояние дано в сантиметрах, оптическая сила в диоптриях получается делением числа 100 на фокусное расстояние, и точно так же по данной оптической силе можно найти фокусное расстояние, разделив 100 на оптическую силу, выраженную в диоптриях.

Оптическая сила системы, состоящей из двух находящихся в воздухе линз с оптическими силами ${\displaystyle D_{1}}$ и ${\displaystyle D_{2}}$, определяется формулой^[2]:

${\displaystyle D=D_{1}+D_{2}-dD_{1}D_{2}~,}$

где ${\displaystyle d}$ — расстояние между задней главной плоскостью первой линзы и передней главной плоскостью второй линзы. В случае тонких линз ${\displaystyle d}$ совпадает с расстоянием между линзами.

Обычно оптическая сила используется для характеристики линз, используемых в офтальмологии, в обозначениях очков и для упрощённого геометрического определения траектории луча.

Для измерения оптической силы линз используют диоптриметры^[4], которые позволяют проводить измерения в том числе астигматических и контактных линз.