У меня есть очень простой вопрос по оптике, вдохновленный этой статьей из Стэнфордского университета, в которой четко сказано, что источник света следует видеть через маску в середине линзы, если наблюдатель находится в фокусе:
Итак, вы находитесь на Луне во время лунного затмения. Оглянитесь на Землю. Для вашего глаза Земля — это черный диск с ярким кольцом вокруг него. [...] Да, Земля [...] действует как большая линза! [...] Если бы вы были на Луне, а Луна действительно была в фокусе нашей земной линзы, когда мы посмотрели бы на Землю, вы бы увидели яркое кольцо вокруг черного круга Земли, но там также было бы ярким пятном в центре черного диска Земли. Это пятно — сфокусированный свет освещенного кольца атмосферы. Понятно? Блестящий!
Чтобы проверить это, я купил увеличительное стекло и надел на него маску (препятствие) размером в половину размера линзы. У меня есть точка источника света, расположенная в бесконечности вдоль оптической оси, и, как и ожидалось, ее изображение (другая точка света) на фокусном расстоянии с другой стороны линзы. Затем я поместил свой глаз в точное положение этой точки изображения и посмотрел в сторону линзы. Я думаю, что воссоздал именно ту установку, которая представлена в статье.
Во-первых, я был рад видеть, что кольцевая линза вокруг маски выглядела равномерно освещенной точкой источника, расположенной сзади, как описано в статье. Но пока я ожидал увидеть точку "сквозь" маску, маска просто... загораживала свет и абсолютно не было яркого пятна посередине. У меня простой вопрос: почему мы не можем видеть точку в середине блокирующей маски, когда наш глаз находится в фокусе? Я ошибаюсь, или эта статья неверна?
Если вы нарисуете лучи, вы увидите, что, когда ваш глаз находится в фокусе, никакие лучи не входят в ваш глаз на одной линии с центром линзы (и с точечным источником). Лучи от источника приближаются к фокусу со всех сторон и, таким образом, приближаются к вашему глазу со всех сторон. Вы можете увидеть точечный источник на бесконечности, только если лучи параллельны.
Если вы ожидали увидеть точечный источник в фокусе , когда направили туда свой глаз, это (как вы обнаружили) тоже не работает. По сути, линза формирует изображение точечного источника в фокусе линзы. Если вы смотрите в фокус, это все равно, что смотреть на точечный источник, и ваш глаз просто не может сфокусироваться на чем-то так близком.
С. МакГрю