凸透鏡是否等于會聚透鏡

金仲輝

中學生小智在物理課上學習了透鏡的知識，產生了一些疑問：“既然凸透鏡對光有會聚作用，那么凸透鏡是否又可稱為會聚透鏡呢？同理，凹透鏡是否又可以稱為發散透鏡呢？”在上期文章中我們知道物理規律都有一定的適用范圍。因此如果簡明地回答這個問題，那就是在一定的條件下。確實可以將凸透鏡稱為會聚透鏡，下面我們來詳細討論這個問題。

我們要正確理解“凸透鏡對光線有會聚作用”的含義。通常情況下，光線通過凸透鏡后都向靠近主光軸的方向折射，說明凸透鏡對光具有會聚作用，但千萬不能認為所有光線經過凸透鏡后都變成會聚光線了，我們應將入射光線延長，看延長線與出射光線的關系，如果出射光線向靠近主光軸方向偏折，就是會聚作用，但是，說凸透鏡對光有會聚作用，是會聚透鏡是有前提條件的，這一前提條件就是“凸透鏡兩側介質的折射率小于凸透鏡材料的折射率”。

關于折射率的概念，在高中課程中會學到，在這里我們簡單了解一下：不同介質的折射率一般不相同，其大小等于光在真空中的傳播速度與在該種介質中的傳播速度的比值，光在真空中的傳播速度最快，因此真空的折射率最小，其值為1.光在空氣中的傳播速度大于在玻璃中的傳播速度，因此空氣的折射率小于玻璃的折射率，光從折射率較小的介質中斜射入折射率較大的介質中，光的入射角大于折射角，反之入射角小于折射角，

如果凸透鏡兩側介質的折射率相同且大于透鏡材料的折射率，當光線通過凸透鏡后，光線會向偏離主光軸的方向折射，即凸透鏡對光有發散作用，此時凸透鏡和在空氣中玻璃制成的凹透鏡的性能是一樣的。

從以上討論中可以看出，在滿足了以上前提條件的凸透鏡才可以稱為會聚透鏡，凸透鏡的定義只是強調它的形狀，即將中間厚邊緣薄的透鏡稱為凸透鏡，如同學們有興趣，可仿照以上論述來討論凹透鏡和發散透鏡，得出的結論是：如果凹透鏡兩側介質折射率相同且小于凹透鏡的折射率，那么凹透鏡是一個發散透鏡：如果凹透鏡兩側介質折射率相同且大于凹透鏡的折射率，那么凹透鏡是一個會聚透鏡。