Lupa – przyrząd optyczny służący do bezpośredniej obserwacji drobnych blisko położonych przedmiotów. W ścisłym znaczeniu tego słowa jest to soczewka skupiająca dająca co najmniej trzykrotne powiększenie. Soczewki dające mniejsze niż trzykrotne powiększenie nazywane są szkłami powiększającymi[1]. Lupa zbudowana jest zazwyczaj z jednej soczewki skupiającej lub z zespołu blisko siebie położonych soczewek umieszczonych w oprawce. Tworzy obraz prosty, pozorny i powiększony.
Obserwowany przedmiot umieszcza się między ogniskiem a lupą, tak by pozorny, prosty i powiększony obraz był w odległości dobrego widzenia oka obserwatora.
Ze względu na konstrukcję układu optycznego wyróżnia się rodzaje lup:
Powiększenie kątowe lupy zależy od ustawienia lupy względem oka i określa je przybliżony wzór[2]
Lupa daje obraz możliwy do oglądania o największym powiększeniu kątowym, gdy tworzony przez nią obraz jest w odległości najlepszego widzenia. Wówczas powiększenie kątowe wynosi:
Dla przeciętnej osoby bez wad wzroku odległość najlepszego widzenia jest określana na 0,25 m, w tej sytuacji powiększenie lupy określa wzór:
gdzie:
Odległość obserwowanego przedmiotu od soczewki powinna być mniejsza od ogniskowej. Wymóg ten jest konieczny do otrzymania obrazu pozornego. Można jednak użyć lupy (chociaż niezgodnie z przeznaczeniem) do otrzymania rzeczywistego obrazu na ekranie.
Spotyka się lupy w postaci arkusza przezroczystej folii będącej soczewką Fresnela, jak i bardziej rozpowszechnione ze szkła.
Lupa składająca się z jednej soczewki i zaopatrzona w uchwyt, nazywana bywa szkłem powiększającym.
Zakres praktycznych powiększeń wynosi dla lup:
Większe powiększenia nie są stosowana za względu na małą średnicę soczewki i małe pole widzenia, oraz bardzo małą głębię ostrości. Przy powiększeniach powyżej 30× stosowane są mikroskopy.
Lupy mają liczne zastosowania w następujących dziedzinach:
Leeuwenhoek w XVII wieku opanował umiejętność wytwarzania małych pojedynczych soczewek szklanych o bardzo krótkiej ogniskowej. Jego jednosoczewkowe lupy dawały powiększenie do 250 razy. Średnica tych soczewek wynosiła około 1 mm. Rekordowe jego soczewki miały ogniskową 0,3 mm i osiągały powiększenie do 900 razy, jednak jakość obrazu przy tak wielkich powiększeniach była bardzo słaba. Praktyczne zastosowanie znajdowały lupy o powiększeniu 200–300. Na początku XVIII wieku wytwarzano lupy w kształcie cyrkla kreślarskiego. Na jednej nóżce mocowało się obserwowany przedmiot, do drugiej była przymocowana miniaturowa soczewka dająca kilkusetkrotne powiększenie. Ponieważ głębia ostrości obrazu otrzymywanego przy pomocy takiej lupy była bardzo mała, ostrość regulowało się delikatnie pokręcając śrubą z bardzo drobnym gwintem, jak w zerownikach kreślarskich, regulując rozstaw nóżek cyrkla, a tym samym odległość soczewki od obserwowanego przedmiotu.