淺論凸透鏡對光的會聚作用

彭國勇

摘 要：初中物理教學中，關于透鏡的教學中主要介紹了凸透鏡對光的會聚作用，學生通常認為會聚作用就是會聚到一點。根據光的折射規律從理論上對會聚作用的概念進行了辨析，認為會聚作用的實質是光透過凸透鏡后折射光線，向主光軸方向偏折，并不一定能會聚到一點。

關鍵詞：光的折射；凸透鏡；會聚作用

在初中物理教材中，關于透鏡的教學中主要介紹了凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發散作用，學生通常認為凸透鏡的會聚作用就是將光線會聚到一點。下面就這一概念辨析如下：

一、光的折射規律

在初中物理教材中關于光的折射現象是這樣描述的：光從一種介質斜射入另一種介質中時，在分界面處發生偏折的現象叫光的折射。光折射時，折射角隨入射角的增大而增大；光從空氣斜射入其他透明介質時，折射角小于入射角；反之，光從其他透明介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角。如圖所示。

二、光線通過三棱鏡的折射現象

根據光的折射規律，光線通過三棱鏡實質上光線在空氣和玻璃的界面處發生了兩次折射，即：光從空氣斜射入玻璃時發生第一次折射，再從玻璃斜射入空氣發生第二次折射。如圖所示，通過作圖可見，光線通過三棱鏡射出后向三角形底邊偏折，即折射光線向三棱鏡較厚的一邊偏折。

三、光線通過凸透鏡的折射現象

凸透鏡中央厚、邊緣薄，可以看成由兩個底邊相連的三棱鏡組成，如圖所示。當光線通過凸透鏡后，折射光線會向較厚的中央（即主光軸）方向偏折，將光線會聚，這就是我們常說的凸透鏡對光的會聚作用。

四、凸透鏡會聚作用概念辨析

1.三條特殊光線

如圖所示，平行于主光軸的入射光線通過凸透鏡后折射光線通過焦點；經過光心的入射光線不發生偏折；經過焦點的入射光線通過凸透鏡后折射后平行于主光軸射出。

2.會聚作用與會聚到一點

通過上面分析可知，光線通過凸透鏡后折射光線會向主光軸偏折，即凸透鏡對光線有會聚作用。那么會聚是否一定能會聚到一點呢？

如圖所示，以改變不同夾角入射的光線，光線通過凸透鏡后折射光線的夾角也發生改變，根據光的折射規律，折射光線會向主光軸方向偏折，如下圖a、b、c所示，光線能會聚到一點。

當入射光線經過焦點入射時，折射光線平行于主光軸射出；當入射光線從焦點以內焦點入射時，折射光線將散開。如圖d、e所示，折射光線不能會聚到一點。

那么，是不是凸透鏡對光線就不具有會聚作用了呢？觀察發現，光線通過凸透鏡后，折射光線雖然不能會聚在一點，但是仍然向主光軸方向偏折，即會聚?？梢姡^會聚作用應該理解為光線通過凸透鏡后，折射光線向主光軸方向偏折，折射光線不一定能會聚到一點。

3.凸透鏡成像的實質

綜上分析，凸透鏡成像的實質就是凸透鏡對光線的會聚作用形成的。當發光體在焦點以外時，如圖a、b、c所示，物距大于一倍焦距時，折射光線能會聚到一點，成實像；當發光體在焦點以內時，如圖e所示，物距小于一倍焦距時，折射光線不能會聚到一點，成虛像；當物距等于一倍焦距時，如圖d所示，折射光線平行，不能成像?？梢?，焦點是凸透鏡成實像和虛像的分界點。

編輯 高 瓊endprint