凹凸透镜

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简介

你有没有见过放大镜？  这是一个球面透镜的例子。但是你知道它是什么类型的透镜吗？让我们一起学习这关于凹凸透镜（球面透镜）的教程，了解球面透镜的组成部分和结构。

简介：球面透镜

你可能听说过并且已经了解了平面反射面以及球面反射面。球面反射面有两种类型，根据其结构可以称为凹面镜和凸面镜。

也就是说，如果球面反射面向内弯曲，则称为凹面镜。另一方面，向外凸出的球面反射面称为凸面镜。

与球面镜类似，球面透镜也有一两个球面。但是，镜面和透镜之间的主要区别在于，镜面反射光线，而透镜则折射光线。

换句话说，镜子是不透明的，而透镜是透明的。光线可以穿透表面并通过透镜，并发生折射。

你可能想知道光线被折射是什么意思。让我们回答这个问题，什么是折射的含义？

什么是折射？

折射是一种现象，其中光束穿过透明的球面并改变其路径。也就是说，光线在穿过球面后偏离其原始路径并在不同的路径上传播。这种路径的变化称为折射。

当光束偏离其原始路径或发生折射时，角度也会发生变化。因此，入射角和折射角不同。

球面透镜的类型

在进一步讨论球面透镜的类型之前，让我们先了解一下球面透镜的结构。

透镜由两个球面或一个球面和一个平面组成。这两个表面都是透明的，允许光线穿过它们。这种球面称为透镜。

球面透镜有两种类型。它们如下

凸透镜：一个或两个球面向外凸出的透镜称为凸透镜。

凸透镜边缘较薄，中间较厚。

凹透镜： 一个或两个球面向内弯曲的透镜称为凹透镜。

凹透镜边缘较厚，中间较薄。

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图片 1：凸透镜和凹透镜

凹凸透镜（球面透镜）的组成部分

主轴： 穿过透镜中间并连接两个曲率中心 (C) 的直线称为主轴。

这是一条假想线，焦距 (F)、曲率中心 (C) 和光心 (O) 等各种点都位于该线上。

曲率中心 (C)：透镜的两个球面是两个不同球体的一部分。当画出包含透镜球面的两个假想球体并标记两个球体的中心时，它被称为透镜的曲率中心。

由于有两个球面，因此单个透镜有两个曲率中心 (C)。两个曲率中心分别标记为 $\mathrm{C_1}$ 和 $\mathrm{C_2}$。

光心：透镜的中心点称为光心。光心用字母“O”表示。它类似于球面镜的极点 (P)。

当一条光线入射到光心时，它不会改变其原始路径，只是穿过“O”而入射角没有任何变化。

曲率半径 (R)：光心“O”与曲率中心“C”之间的距离称为曲率半径。它用字母“R”表示。

有两个球面和两个曲率半径。每个曲率半径分别标记为 $\mathrm{R_1}$ 和 $\mathrm{R_2}$。

两个曲率半径的距离相同。也就是说，两个曲率中心 (C) 与透镜的光心 (O) 等距。

孔径： 透镜圆形表面的直径称为孔径。它用字母“A”表示。

与透镜的曲率半径 (R) 相比，孔径应较小。

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图片 2：球面透镜的组成部分

焦点 (F)：所有光线汇聚的主轴上的一个点称为焦点。该点用字母 (F) 表示。

凸透镜具有实焦点，而凹透镜具有虚焦点。

寻找透镜焦点 (F) 的活动

为了理解球面透镜的下一个组成部分，我们将进行一项活动。

要求：凸透镜、纸

步骤

• 将凸透镜放在太阳下，并将纸放在透镜下方。

• 调整透镜，使纸上出现一个亮点。

• 保持一段时间并观察会发生什么。

观察：由于太阳的热量，纸张经过一段时间后开始燃烧。

结果和结论： 从这项活动中，我们可以得出结论，凸透镜可以将光线汇聚到一点。这个点称为焦点 (F)。

焦距 (f)：焦点 (F) 和光心 (O) 之间的距离称为焦距。它用字母“f”表示。

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图片 3：球面透镜的焦点 (F) 和焦距 (f)

结论

在本教程中，我们学习了球面透镜（凹凸透镜）的结构、类型和组成部分。球面透镜的组成部分包括

• 孔径 (A)
• 主轴
• 光心 (O)
• 曲率半径 (R)
• 曲率中心 (C)
• 焦点 (F)，以及
• 焦距 (f)。

常见问题

Q1. 凹面和凸面的区别是什么？

答：凹透镜的球面向内弯曲，而凸透镜的球面向外凸出。

Q2. 如何记住凹透镜和凸透镜？

答：单词“凹”中包含另一个单词“cave”（洞穴）。看起来像洞穴的透镜结构，即向内弯曲的，可以记为凹透镜。另一种没有这种球面的透镜可以称为凸透镜。

Q3. 凸透镜在哪里使用？

答：凸透镜用于眼镜以矫正视力异常。

Q4. 放大镜是凸透镜吗？

答：是的。放大镜是凸透镜。当物体放置在焦点 (F) 和光心 (O) 之间时，它会被凸透镜放大。

Q5. 人眼使用哪种透镜？

答：人眼有“双凸”透镜。也就是说，人眼晶状体有两个球面，它们都向外凸出。这种双凸透镜有助于将光线汇聚到视网膜上，即使在黑暗中也能产生物体的清晰图像。