Головна властивість лінз полягає в тому, що лінзи дають зображення точки, а відповідно, й предмета як сукупності точок. Залежно від відстані між предметом і лінзою зображення предмета може бути більшим або меншим, ніж сам предмет, уявним чи дійсним. З'ясуємо, за яких умов за допомогою лінзи утворюються ті чи інші зображення, та розглянемо прийоми їх побудови.
Будь-який предмет можна подати як сукупність точок. Кожна точка предмета випускає (або відбиває) промені в усіх напрямках. У створенні зображення в лінзі бере участь безліч променів, однак для побудови зображення деякої точки S досить знайти точку перетину будь-яких двох променів, що виходять із точки S і проходять крізь лінзу. Зазвичай для цього обирають два з трьох «зручних променів».
Точка S1 буде дійсним зображенням точки S, якщо в точці S1 перети наються самі заломлені промені.
Точка S1 буде уявним зображенням точки S, якщо в точці S1 перети наються продовження заломлених променів.
Розглянемо усі можливі випадки розташування предмета АВ відносно збиральної лінзи й доведемо, що розміри та вид зображення залежать від відстані між предметом і лінзою.
Спочатку побудуємо зображення точки B. Для цього скористаємося двома променями — 1 і 2. Після заломлення в лінзі вони перетнуться в точці B1. Отже, точка B1 є дійсним зображенням точки B. Для побудови зображення точки A опустимо з точки B1 перпендикуляр на головну оптичну вісь l. Точка A1 перетину перпендикуляра та осі l і є зображенням точки A.
Отже, A1B1 — зображення предмета AB. Бачимо, що це зображення є дійсним, зменшеним, оберненим. Таке зображення виходить, наприклад, на сітківці ока або плівці фотоапарата.
Зображення предмета є дійсним, збільшеним, оберненим. Таке зображення дозволяє одержати проекційна апаратура на екрані.
Після заломлення в лінзі промені, які вийшли з точки B, йдуть розбіжним пучком. Однак їхні продовження перетинаються в точці B1. У даному випадку зображення предмета є уявним, збільшеним, прямим. Це зображення розташоване по той самий бік від лінзи, що й предмет, тому ми не можемо побачити його на екрані, але бачимо, дивлячись на предмет крізь лінзу. Саме таке зображення дає короткофокусна збиральна лінза — лупа.
Після заломлення усі промені йдуть паралельним пучком, отже, в цьому випадку ані дійсного, ані уявного зображення ми не отримаємо.
Розсіювальна лінза завжди дає уявне, зменшене, пряме зображення, розташоване з того самого боку від лінзи, що й сам предмет.
Найчастіше буває так, що предмет є більшим за лінзу або частина лінзи закрита непрозорим екраном (наприклад, лінза об’єктива фотоапарата). Тому, будуючи зображення, ми можемо використовувати всі зручні промені, навіть ті, які не проходять крізь лінзу.
Побудуємо зображення предмета у збиральній лінзі.
Розглянемо прямокутні трикутники FOC і FA1B1. Ці трикутники подібні, тому 
, або 
.
Трикутники BAO і B1A1O теж подібні, тому 
, або 
Прирівнявши праві частини рівностей (1) і (2), маємо 
, тобто Ff = df - dF, або df = Ff + dF. Поділивши обидві частини останньої рівності на fdF, отримаємо формулу тонкої лінзи:
де 
— оптична сила лінзи.
Під час розв’язування задач слід мати на увазі:
* Розв'язування задачі на цій сторінці передбачає використання мультимедійної дошки. В підручнику розв'язування задачі на сторінці 97.
Задача. Розглядаючи монету за допомогою лупи, оптична сила якої +10 дптр, хлопчик розташував монету на відстані 6 см від лупи. Визначте: 1) фокусну відстань лінзи; 2) на якій відстані від лупи хлопчик спостерігав зображення монети; 3) яким є це зображення — дійсним чи уявним; 4) яке збільшення дає лупа.
Аналіз фізичної проблеми. Лупу можна вважати тонкою лінзою, тому скористаємося формулою тонкої лінзи. Фокусну відстань знайдемо, скориставшись означенням оптичної сили лінзи.
Залежно від типу лінзи (збиральна чи розсіювальна) і місця розташування предмета відносно цієї лінзи одержують різні зображення предмета:
Інтерактивна симуляція "Фізика в школі" (Опукла лінза)
Інтерактивна симуляція "Фізика в школі" (Уваігнута лінза)