Простейшей центрированной оптической системой является линза. Она представляет собой прозрачное (обычно стеклянное) тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями1 (в частном случае одна из поверхностей может быть плоской). Точки пересечения поверхностей с оптической осью линзы называются вершинами преломляющих поверхностей. Расстояние между вершинами именуется толщиной линзы. Если толщиной линзы можно пренебречь по сравнению с меньшим из радиусов кривизны ограничивающих линзу поверхностей, линза называется тонкой.
В случае тонкой линзы главные плоскости 
и 
можно считать совпадающими и проходящими через центр линзы 
(рис. 3.1.12). Для фокусных расстояний тонкой линзы получается выражение
;
здесь 
- показатель преломления линзы, 
- показатель преломления среды, окружающей линзу, 
и 
- радиусы кривизны поверхности линзы. С радиусами кривизны нужно обращаться, как с алгебраическими величинами: для выпуклой поверхности (т. е. в случае, когда центр кривизны лежит справа от вершины) радиус кривизны нужно считать положительным, для вогнутой поверхности (т. е. в случае, когда центр кривизны лежит слева от вершины) радиус нужно считать отрицательным. На чертежах указываются модуль радиуса кривизны, т. е. 
, если 
.
Если показатели преломления сред, находящихся по обе стороны тонкой линзы, одинаковы, то узлы 
и 
совпадают с главными точками, т. е. помещаются в центре линзы . Следовательно, в этом случае любой луч, идущий через центр линзы, не изменяет своего направления. Если показатели преломления сред перед и за линзой неодинаковы, узлы не совпадают с главными точками, так что луч, идущий через центр линзы, претерпевает излом.
Параллельный пучок лучей после прохождения через линзу собирается в одной из точек фокальной плоскости (точка 
на рис. 13). Чтобы определить положение этой точки, нужно продолжить идущий через центр линзы луч до пересечения его с фокальной плоскостью (изображенный пунктиром луч 
). В точке пересечения соберутся и остальные лучи. Такой способ пригоден в том случае, если оптические свойства среды по обе стороны линзы одинаковы (
). В противном случае луч, идущий через центр, терпит излом. Для нахождения точки в этом случае нужно знать положение узловых точек линзы.
Отметим, что отложенные вдоль лучей пути, начинающиеся на волновой поверхности 
( рис. 3.1. 13) и заканчивающиеся в точке , имеют одинаковую оптическую длину и являются таутохронными.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему