如何認識透鏡

一、認識透鏡

顧名思義，所謂透鏡，是指透明的鏡子，通常是用玻璃磨成.它的一個側面或者兩個側面是球面的一部分，如圖1所示.根據其厚薄不同的特點，可將其分為凸透鏡和凹透鏡兩類.圖中A、B、C的中間比邊緣厚，叫凸透鏡；D、E、F的中間比邊緣薄，叫凹透鏡.

透鏡有光心、主軸、焦點和焦距四個要素.

1.光心：是指透鏡的中心，通常用O表示.

2.主軸：就是通過光心和球心的一條直線.

3.焦點：由于透鏡具有會聚或發散光線的作用，它能將一束平行光線會聚于一點，如圖2甲所示；或能將一束平行光線發散后的反向延長線相交于一點，如圖2乙所示.圖甲中的交點由于是實際光線相交，所以叫實焦點，它是凸透鏡所特有的；圖乙中的交點由于它不是實際光線相交，而是實際光線的反向延長線相交，所以叫虛焦點，它是凹透鏡所特有的；無論是實焦點還是虛焦點，都統稱為焦點，通常用F表示.由于透鏡有兩個折射面，就有兩個焦點，它們都在透鏡的主軸上，并分居在透鏡的兩側.

4.焦距：它是透鏡的焦點到光心的距離，通常用f表示.焦距是反映透鏡會聚或發散光線本領大小的物理量，焦距越小，透鏡會聚和發散光線的本領越大；反之，焦距越大，其會聚和發散光線的本領就越小.

二、理解透鏡的作用

透鏡具有會聚或發散光線的作用，其本質還得從棱鏡說起.常用的棱鏡是由橫截面為三角形或梯形的玻璃做成，如圖3所示.由圖可知，棱鏡可以改變光的傳播方向.從玻璃棱鏡的一個側面AB射入的光，從另一個側面AC射出，射出的方向跟射入的方向相比，明顯地向著棱鏡的底面BC偏折.運用棱鏡上述的特點來分析透鏡的光學性質，如圖4所示.凸透鏡可以看成是由底面朝向透鏡中央的許多棱鏡組成的，由于這些棱鏡都會使射向它的光線向底邊（透鏡中央）偏折，故凸透鏡能起會聚光線的作用，如圖4（a）所示；凹透鏡可以看成是由底邊朝向透鏡邊緣的許多棱鏡組成的，由于棱鏡的作用，凹透鏡會使光線偏向邊緣，起發散光線的作用，如圖4（b）所示.

三、利用透鏡的三條特殊光線作圖

無論是凸透鏡還是凹透鏡，都有三條特殊光線，如圖5所示.

1.通過光心的光線①不改變傳播方向.

2.平行于主軸的光線②經凸透鏡后過另一側的（實）焦點，經凹透鏡后，其折射光線的反向延長線經過同側的（虛）焦點.

3.從焦點發出的光線③（或入射光線的延長線）經過凸透鏡（或凹透鏡）后以平行于主光軸的方向射出.

利用透鏡的這三條特殊光線，可以幫助我們正確作圖.例如在圖6中根據給出的入射光線或折射光線可以完成光路.平行于主軸的光線經凸透鏡折射經過焦點，過焦點的入射光線經凸透鏡折射后以平行于主光軸的方向射出；通過光心的光線仍然按原方向傳播，入射光線的延長線經過凹透鏡的焦點，后以平行于主光軸的方向射出，答案如圖7所示.

四、怎樣辨別凸透鏡與凹透鏡

可以根據凸透鏡或凹透鏡的形狀、作用、成像特點以及動態變化的規律進行辨別.

方法一：隔著餐巾紙摸透鏡，依據透鏡的厚薄辨別：中間厚邊緣薄的是凸透鏡，中間薄邊緣厚是凹透鏡.

方法二：隔著透鏡近看書本上的字，依據字的大小變化辨別：看到字被放大的是凸透鏡，字被縮小的是凹透鏡.

方法三：隔著透鏡瞧遠處的物體，依據透鏡所成像的正倒辨別：能成倒立像的是凸透鏡，能成正立像的是凹透鏡.

方法四：迎著太陽用透鏡照，依據透鏡的作用不同辨別：能會聚光線的是凸透鏡，能發散光線的是凹透鏡.

方法五：用透鏡在靠近報紙的上方沿水平方向平行移動，依據報紙上的字所成的像的移動方向辨別：透鏡的移動方向與像的移動方向相反的是凸透鏡，相同的是凹透鏡.