凸透镜成像的原理、特点 凸透镜的聚光作用

2022-08-01 18:32:23  信息编号：K223044  浏览次数：1692

凸透镜成像原理|成像规律

凸透镜是根据光的折射原理制成的。凸透镜是ZY较厚，边缘较薄的透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸等形式，凸透镜有会聚光线的作用故又称会聚透镜，较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用，这与透镜的厚度有关。

凸透镜是什么

凸透镜拥有放大作用，凸透镜二倍焦距分大小，一倍焦距分实虚正倒。

将平行光线(如阳光)平行于主光轴(凸透镜两个球面的球心的连线称为此透镜的主光轴)射入凸透镜，光在透镜的两面经过两次折射后，集中在轴上的一点，此点叫做凸透镜的焦点(记号为F)，凸透镜在镜的两侧各有一实焦点，如为薄透镜时，此两焦点至透镜ZX的距离大致相等。凸透镜之焦距是指焦点到透镜ZX的距离，通常以f表示。凸透镜球面半径越小，焦距越短。

主轴：通过凸透镜两个球面球心C1、C2的直线叫凸透镜的主光轴。

光心：凸透镜的ZXO点是透镜的光心。

焦点：平行于主轴的光线经过凸透镜后会聚于主光轴上一点F，这一点是凸透镜的焦点。

焦距：焦点F到凸透镜光心O的距离叫焦距，用f表示。

物距：物体到凸透镜光心的距离称物距，用u表示。

像距：物体经凸透镜所成的像到凸透镜光心的距离称像距，用v表示。

凸透镜成像原理

物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。物距越小，像距越大，实像越大。物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越小，像距越小，虚像越小。

在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像，能用光屏承接;反之，则称为虚像，只能由眼睛感觉。有经验的物理老师，在讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”

平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像，都是正立的;而凹面镜和凸透镜所成的实像，以及小孔成像中所成的实像，无一例外都是倒立的。当然，凹面镜和凸透镜也可以成虚像，而它们所成的两种虚像，同样是正立的状态。

凸透镜的作用

凸透镜是指中间厚、边缘薄的透镜(至少有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面)。凸透镜可用于放大镜、老花眼及远视的人戴的眼镜、摄影机、电影放映机、幻灯机、显微镜、望远镜的透镜等。

凸透镜的结构

对于凸透镜的Z早研究，一直有很多争论。早在我国西汉(公元前206年～公元25年)《淮南万毕术》中就有关于冰透镜的记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”其中的意思是：将透明的冰削成圆形，并且中间比四周要厚，将冰块向着太阳，用一种易燃的草放在底部Z明亮的地方，Z后将草点燃了!

这是人类对于凸透镜的Z早记载。它是一种什么样的结构呢?为什么会有如此的神奇作用?

凸透镜实际上是一种中间厚而四周薄的透明体。Z早的凸透镜是将冰雕琢而成;当人们发明了玻璃，由于玻璃的透明和耐磨性，被广泛应用于近视镜片和老花镜片;而现在，由于合成树脂的研制，再加上合成树脂透光性能好、较轻等特点，树脂眼镜片故取代了原来的玻璃镜片。

凸透镜的聚光作用

1、在太阳光下，用凸透镜正对着太阳光(凸透镜镜面与光的方向垂直)，调整凸透镜与后面物体的距离，直到物体上呈现一个Z小的亮斑。

2、在圆形玻璃杯里装满水，让玻璃杯正对太阳光，调整玻璃杯到后面物体的距离，会看到后面呈现出了一条白色的光斑。

3、用厚度均匀的平板玻璃放在阳光下，无论选样调节，后面只是得到稍微暗一些的光斑，无法得到更亮的光斑。

用不同的玻璃，为什么会得到不同的亮斑呢?其中的奥秘是：光通过厚薄不同的透明物体时，光线总会向厚的一侧偏离。对于中间厚、四周薄的圆形凸透镜，光线自然地偏向了中间，从而形成了中间Z亮的光斑。

对于装满水的柱形玻璃瓶，光通过时只是向中间Z厚处聚集，从而形成了一条光带。对于厚薄相同的玻璃板，光通过时不会聚集，只是通过，所以，没有形成更亮的光斑。你现在知道为什么不能将有饮料的瓶子丢弃到野外了吧!

凸透镜不仅能把平行的光线聚集到

凸透镜在生活中的应用

凸透镜Z基本的性质是对光线有会聚作用。如果物体在凸透镜前的不同位置上，物体射出的光线经过凸透镜就会有不同的会聚情况，即物体成像的性质也就不同。因此，凸透镜在我们的生活中有着广泛的应用。

1、聚光镜

小的时候都玩过用聚光镜将太阳光会聚，能把焦点上的火柴点燃的游戏。聚光镜其实就是一块凸透镜，所以在生活中也常用它来将太阳光会聚，使焦点上的能量更加集中，温度更高。用这种方法点燃可燃物，这是古人取火的方法之一。现代社会中常用凸透镜来会聚太阳光发电，让清洁的太阳能为人类造福。

2、远光灯和探照灯

越野汽车的远光灯，在晚上射出的光是那样的明亮、照得是那样的远;观察一下你就会知道，这种灯的前面都装有一块凸透镜，它可以让从镜后焦点上射来的光线变成一束平行光，这样灯泡发出的光更集中了。工程和军事上用的探照灯也是这样的道理。

3、放大镜

生活中常要观察一些细小的物体，集邮爱好者常要观察邮票的真假，保存是否完好，这时自然就想到使用放大镜。放大镜其实就是一个短焦距的凸透镜，在观察时，只要将被观察的物体放在距凸透镜很近的地方，透过凸透镜就可以看到物体正立、放大的像。

4、人眼和照相机

你可曾透过凸透镜观看窗外的物体?看了你就会知道外面的物体都变小了，而且都是倒立的。人眼和照相机都是这一道理的应用。眼睛中的晶状体是人体中的一块“凸透镜”，当外界射来的光线进入人眼，经过晶状体的折射后，在眼球壁的视网膜上形成一个倒立、缩小的像;再通过视觉神经把信息传入大脑，产生视觉。而照相机其实就是人眼在仿生学上的应用，照相机的镜头也是一块凸透镜，它的作用就相当于是人眼中的晶状体，来自物体的光线经镜头作用后在胶片上成像，将外界的信息记录在胶片上。

5、老花眼镜

生活中由于人年龄的增长、用眼不卫生和眼疾等因素，常出现人眼将像成在视网膜后面的情况(如图7)，这就是常说的远视眼，人称“老花眼”，看不清楚物