Optička os

Optička os leće je pravac koji se podudara s osi simetrije leće i prolazi kroz središte zakrivljenosti.

Ispupčena, konveksna, sabirna ili konvergentna optička leća.

Udubljena, konkavna, rastresna ili divergentna optička leća.

Birefringencija (dvolom) kod kalcita.

Vrste optičkih leća

Podrobniji članak o temi: Leća (optika)

Optička leća je providno staklo omeđeno s dvjema kuglinim plohama. Takva ploha koja odjeljuje dva sredstva različitog indeksa loma, na primjer zraka i stakla, zove se dioptrijska ploha ili dioptar. Pravac koji spaja središta zakrivljenosti obiju ploha zove se optička os leće. Leća koja je u sredini deblja nego s ruba zove se ispupčena ili konveksna leća, a leća koja je u sredini tanja nego s ruba, zove se udubljena ili konkavna leća.

Ispupčena ili konveksna leća može biti bikonveksna kada su joj obje plohe ispupčene, plankonveksna kada joj je jedna strana ravna, a druga ispupčena i konkavkonveksna ako joj je jedna strana udubljena, a druga ispupčena. Udubljena ili konkavna leća može biti bikonkavna ako su joj obje plohe udubljene, plankonkavna ako joj je jedna ploha ravna, a druga udubljena, konvekskonkavna kada joj je jedna strana ispupčena, a druga udubljena.

Zraka svjetlosti koja prolazi kroz leću lomi se dvaput, to jest na prvoj i drugoj sfernoj plohi. Zraka koja ide uzduž optičke osi leće prolazi kroz leću nelomljena, jer je srednji dio leće planparalelna ploča. Pramen zraka Sunca ili bilo kojeg udaljenog izvora svjetlosti skupit će se nakon loma kroz konveksnu leću u jednoj točki iza leće koja se zove žarište ili fokus. Zbog toga se konveksna leća zove i leća sabirača. U to se možemo uvjeriti ako sabirnu leću okrenemo prema Suncu. Paralelne Sunčeve zrake sastat će se nakon loma u leći u žarištu, pa se tu može na primjer zapaliti šibica. Izlaze li zrake iz žarišta leće one će se lomiti tako da izlaze paralelno s optičkom osi.

Kod loma kroz konkavnu leću paralelne zrake se rašire na sve strane kao da dolaze iz jedne točke, žarišta. Zato se konkavna leća zove i leća rastresača. Obrnuto, zrake koje su uperene prema stražnjem žarištu konkavne leće izlaze nakon loma paralelne s optičkom osi.

Način kako leća lomi zrake svjetlosti možemo protumačiti tako da uzmemo kao da je leća sastavljena od malih prizama. Prizma lomi zrake svjetlosti prema debljem kraju. Optičko središte leće je točka koja se nalazi na osi leće, i to kod simetrične bikonveksne i bikonkavne leće u središnjoj ravnini, a kod plankonveksne i plankonkavne leće u tjemenu zakrivljene plohe. Dakle, središte leće je točka unutar leće u kojoj se nijedna zraka ne lomi. Zraka svjetlosti koja prolazi koso kroz optičko središte neće se otkloniti jer je taj dio leće planparalelna ploča. Ta se zraka zove glavna zraka.

Simetrična bikonveksna i bikonkavna leća ima dva žarišta koja leže simetrično s obzirom na optičko središte. Udaljenost f žarišta (fokusa) od optičkog središta zove se žarišna daljina. Žarišna daljina ovisi o ondeksu loma materijala, od koje je leća, i od polumjera zakrivljenosti. Što je veći indeks loma, a manji polumjer zakrivljenosti, to je manja žarišna daljina.

Važno je svojstvo konveksne leće da se pramen zraka koji izlazi iz neke točke sastaje nakon loma ponovo u jednoj točki. Pomakne li se svijetla točka po luku u drugu točku i njezina slika će se pomaknuti u drugu točku.

Optička os kristala

Stavimo li islandski dvolomac na slova u knjizi, vidjet ćemo ih dvostruko. Ta pojava, koja nastaje i kod nekih drugih prozirnih kristala, dolazi zbog toga što se zraka svjetlosti rastavlja u dva dijela prolazom kroz kristal. Obje lomljene zrake su polarizirane, i to u međusobno okomitim ravninama. Kod toga se zraka koja se vlada po zakonima loma zove redovita ili ordinarna os, a druga izvanredna ili ekstraordinarna e. Indeks loma izvanredne zrake ovisi o njezinom smjeru s obzirom na kristalne osi dvolomca, to jest izvanredna zraka lomi se u različitim smjerovima različito. Iz različitosti indeksa loma redovne i izvanredne zrake izlazi da se te dvije zrake u kristalu šire različitim brzinama. Za redovnu zraku je brzina svjetlosti uvijek ista bez obzira kojim smjerom ta zraka prolazi kroz kristal. Za izvanrednu zraku brzina svjetlosti nije konstantna, već ovisi o smjeru kojim se ta zraka širi kroz kristal. U kristalu postoji određeni smjer, u kome je brzina redovne zrake jednaka brzini izvanredne zrake. Taj se smjer zove optička os kristala.