浅论凸透镜对光的会聚作用

彭国勇

摘 要：初中物理教学中，关于透镜的教学中主要介绍了凸透镜对光的会聚作用，学生通常认为会聚作用就是会聚到一点。根据光的折射规律从理论上对会聚作用的概念进行了辨析，认为会聚作用的实质是光透过凸透镜后折射光线，向主光轴方向偏折，并不一定能会聚到一点。

关键词：光的折射；凸透镜；会聚作用

在初中物理教材中，关于透镜的教学中主要介绍了凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，学生通常认为凸透镜的会聚作用就是将光线会聚到一点。下面就这一概念辨析如下：

一、光的折射规律

在初中物理教材中关于光的折射现象是这样描述的：光从一种介质斜射入另一种介质中时，在分界面处发生偏折的现象叫光的折射。光折射时，折射角随入射角的增大而增大；光从空气斜射入其他透明介质时，折射角小于入射角；反之，光从其他透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。如图所示。

二、光线通过三棱镜的折射现象

根据光的折射规律，光线通过三棱镜实质上光线在空气和玻璃的界面处发生了两次折射，即：光从空气斜射入玻璃时发生第一次折射，再从玻璃斜射入空气发生第二次折射。如图所示，通过作图可见，光线通过三棱镜射出后向三角形底边偏折，即折射光线向三棱镜较厚的一边偏折。

三、光线通过凸透镜的折射现象

凸透镜中央厚、边缘薄，可以看成由两个底边相连的三棱镜组成，如图所示。当光线通过凸透镜后，折射光线会向较厚的中央（即主光轴）方向偏折，将光线会聚，这就是我们常说的凸透镜对光的会聚作用。

四、凸透镜会聚作用概念辨析

1.三条特殊光线

如图所示，平行于主光轴的入射光线通过凸透镜后折射光线通过焦点；经过光心的入射光线不发生偏折；经过焦点的入射光线通过凸透镜后折射后平行于主光轴射出。

2.会聚作用与会聚到一点

通过上面分析可知，光线通过凸透镜后折射光線会向主光轴偏折，即凸透镜对光线有会聚作用。那么会聚是否一定能会聚到一点呢？

如图所示，以改变不同夹角入射的光线，光线通过凸透镜后折射光线的夹角也发生改变，根据光的折射规律，折射光线会向主光轴方向偏折，如下图a、b、c所示，光线能会聚到一点。

当入射光线经过焦点入射时，折射光线平行于主光轴射出；当入射光线从焦点以内焦点入射时，折射光线将散开。如图d、e所示，折射光线不能会聚到一点。

那么，是不是凸透镜对光线就不具有会聚作用了呢？观察发现，光线通过凸透镜后，折射光线虽然不能会聚在一点，但是仍然向主光轴方向偏折，即会聚。可见，所谓会聚作用应该理解为光线通过凸透镜后，折射光线向主光轴方向偏折，折射光线不一定能会聚到一点。

3.凸透镜成像的实质

综上分析，凸透镜成像的实质就是凸透镜对光线的会聚作用形成的。当发光体在焦点以外时，如图a、b、c所示，物距大于一倍焦距时，折射光线能会聚到一点，成实像；当发光体在焦点以内时，如图e所示，物距小于一倍焦距时，折射光线不能会聚到一点，成虚像；当物距等于一倍焦距时，如图d所示，折射光线平行，不能成像。可见，焦点是凸透镜成实像和虚像的分界点。

编辑 高 琼endprint