凸透镜是否等于会聚透镜

2019-09-10 07:22金仲辉
关键词:传播速度折射率凸透镜

金仲辉

中学生小智在物理课上学习了透镜的知识,产生了一些疑问:“既然凸透镜对光有会聚作用,那么凸透镜是否又可称为会聚透镜呢?同理,凹透镜是否又可以称为发散透镜呢?”在上期文章中我们知道物理规律都有一定的适用范围。因此如果简明地回答这个问题,那就是在一定的条件下。确实可以将凸透镜称为会聚透镜,下面我们来详细讨论这个问题。

我们要正确理解“凸透镜对光线有会聚作用”的含义。通常情况下,光线通过凸透镜后都向靠近主光轴的方向折射,说明凸透镜对光具有会聚作用,但千万不能认为所有光线经过凸透镜后都变成会聚光线了,我们应将入射光线延长,看延长线与出射光线的关系,如果出射光线向靠近主光轴方向偏折,就是会聚作用,但是,说凸透镜对光有会聚作用,是会聚透镜是有前提条件的,这一前提条件就是“凸透镜两侧介质的折射率小于凸透镜材料的折射率”。

关于折射率的概念,在高中课程中会学到,在这里我们简单了解一下:不同介质的折射率一般不相同,其大小等于光在真空中的传播速度与在该种介质中的传播速度的比值,光在真空中的传播速度最快,因此真空的折射率最小,其值为1.光在空气中的传播速度大于在玻璃中的传播速度,因此空气的折射率小于玻璃的折射率,光从折射率较小的介质中斜射入折射率较大的介质中,光的入射角大于折射角,反之入射角小于折射角,

如果凸透镜两侧介质的折射率相同且大于透镜材料的折射率,当光线通过凸透鏡后,光线会向偏离主光轴的方向折射,即凸透镜对光有发散作用,此时凸透镜和在空气中玻璃制成的凹透镜的性能是一样的。

从以上讨论中可以看出,在满足了以上前提条件的凸透镜才可以称为会聚透镜,凸透镜的定义只是强调它的形状,即将中间厚边缘薄的透镜称为凸透镜,如同学们有兴趣,可仿照以上论述来讨论凹透镜和发散透镜,得出的结论是:如果凹透镜两侧介质折射率相同且小于凹透镜的折射率,那么凹透镜是一个发散透镜:如果凹透镜两侧介质折射率相同且大于凹透镜的折射率,那么凹透镜是一个会聚透镜。

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