帮你认识凸透镜与凸透镜

杜英杰

在我们日常生活和生产中。凸透镜和凹透镜可是有着非常多的应用，比如，同学们都喜欢看电影，电影机的核心部件之一就是凸透镜（如图1）；很多同学由于不能正确使用眼睛，导致患了近视眼（如图2），这时候如果缺少了凹透镜，这些近视的同学所看到的将是一个模糊的世界，看，小小的透镜竟然能起着如此巨大的作用，那么我们如何认识它们呢？

一、从透镜的形状上来认识

依汉字的含义来理解，凸透镜就是中间比边缘厚的透镜，如图3中的A、C、D所示，凹透镜则是边缘厚中间薄的透镜，如图3中的B、E、F所示，

例1，如图4所示是一个照相机镜头的内部结构图，请你自左向右说出内部的镜片是凹透镜还是凸透镜。

解析：凸透镜中间厚、边缘薄，凹透镜中间薄、边缘厚，因此，从图4中透镜的形状看，从左至右分别是凸透镜、凸透镜、凹透镜、凹透镜、凸透镜、凸透镜、凸透镜、凸透镜。

答案：见解析。

二、从透镜对光折射的本质来认识

我们学过光的折射规律，知道当光从空气中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，按此原理，我们可以得到如图5所示的光路图。

我们将两个同样的三棱镜分别按图6、图8方式进行组合，当平行光从一侧入射过来后，均朝向三棱镜的底部偏折，按这样的原理来打磨制造玻璃镜片，就会形成如图7所示的凸透镜对光折射的效果，以及如图9所示的凹透镜对光折射的效果，也就是说，凸透镜对光线具有会聚作用，凹透镜对光线一定是发散作用。

我们继续观察图7发现，从左侧过来的平行于主光轴的光经过凸透镜折射后。在右侧会聚于一点，在物理学中，我们把这个点叫作焦点，由于这个焦点是由实际光线会聚而成，所以叫作实焦点，而观察图9所示的凹透镜，发现凹透镜同样也是有两个焦点，只不过这两个焦点的形成是由于折射后的发散光线的反向延长相交而成，所以这两个焦点被称为虚焦点。

从以上的规律总结中可以看出，凸透镜和凹透镜对光折射时有几条特殊的光线（如图10，图11），第一条：凡是通过光心的光线，无论是凸透镜还是凹透镜，传播方向都不发生改变，第二条：凡是平行于主光轴的光线射向凸透镜，折射后总是通过焦点；而平行于主光轴射向凹透镜的光线，其折射后的光线反向延长后也总是通过焦点，第三条：对于凸透镜，凡是经过焦点的光线折射后总是平行于主光轴；对于凹透镜，凡是会聚时指向焦点的光线经过凹透镜发散后总是平行于主光轴。

例2，如图12所示，一束光线射向O处的某一光学元件后，会聚在其主光轴上的S^'点：当去掉该光学元件后，光线会聚于S点，则可判断该元件一定是____（填“凸透镜”或“凹透镜”）。

解析：一束光线没有通过光学元件时，会聚在主光轴上的S点，当在O处放一光学元件时，光线会聚在了S^'点，S^'点比S点更靠近透镜，说明该透镜使原会聚光线会聚得更明显，由于凸透镜对光有会聚作用，因此该光学。元件是凸透镜。

答案：凸透镜

三、从透镜的成像性质来认识

如图13所示，凸透镜在一定范围内对物体具有放大作用，成正立、放大的虚像：而凹透镜则是对物体有缩小的作用效果，如图14所示，成正立、缩小的虚像。

其实，凸透镜除了能成正立、放大的虚像外，还能成倒立、放大的实像和倒立、缩小的实像。而凹透镜只能成正立、缩小的虚像。

例3，一次，小明在家写作业时在书桌的玻璃台板上面滴了一滴水，透过水滴看下去，他发现压在台板下面图片上的文字变大了，如图15，这是由于此时的水滴相当于一个____（填“凸透镜”或“凹透镜”），图片上的文字经过水滴折射后形成一个放大的（填“实”或“虚”）像。

解析：由题意可知，透过水滴看下去，小明发现图片上的文字变大了，由于凸透镜能成正立、放大的虚像，而凹透镜成的是正立、缩小的虚像。所以小水滴相当于一个凸透镜。

答案：凸透镜，虚

判断凸透镜和凹透镜的具体方法其实还有很多，比如：可以让透镜正对太阳光照射，在镜子的另一侧放一张与透镜平行的白色卡片纸，耐心调节镜子与纸之间的距离，能得到一个小亮点的是凸透镜，始终不能获得小亮点的是凹透镜；隔着透镜观察距透镜较近的字，移动透镜，若发现像的移动方向总是与透镜的移动方向相反，则该透镜是凸透镜，若发现像的移动方向总是与透镜的移动方向相同，则该透镜是凹透镜。

责任编辑：程哲endprint