凹透镜

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介绍

在本教程中，我们将学习凹透镜。这里将详细描述凹透镜产生的图像、所成图像的性质以及与凹透镜相关的射线图。

在继续学习之前，让我们回顾一些与凹透镜相关的重点。

• 凹透镜使入射光线发散。

• 发散的光线在透镜另一侧的一个虚点处相交，这个点称为焦点 (F1)。焦点 (F1) 到光心 (O) 的距离称为焦距 (f1)。

• 主轴是一条假想的直线，包括光心 (O)、曲率中心 (C1 & C2) 和曲率半径 (R1 & R2)。

• 光圈 (A) 是透镜的线性直径。

既然您可能已经回顾了与凹透镜相关的重点，我们将继续本教程，了解与凹透镜相关的射线图。

射线图：凹透镜

平行于主轴的入射光线

当一条平行于主轴的入射光线穿过凹透镜时，它会发生折射（或发散），远离主轴。

当从折射光线画一条线到透镜的另一侧时，它会在一点与主轴相交。这个点被称为虚焦点，可以表示为 (F1)。

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图片 1：平行于主轴的入射光线

入射光线似乎在焦点处相交

当入射光线似乎与凹透镜的焦点 (F2) 相交时，它会平行于主轴折射。

入射光线可以通过在凹透镜的另一侧画一条线来延长。这条延长线将在虚焦点 (F2) 处相交。

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图片 2：入射光线似乎与焦点 (F2) 相交

入射光线在光心 (O) 上

当入射光线以任何角度入射到光心 (O) 时，它不会发生偏转（或折射），并垂直穿过光心 (O)。也就是说，折射角没有变化，折射光线不会偏离原来的路径。

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图片 3：入射光线在光心 (O) 上

成像：凹透镜

既然您可能已经完全理解了凹透镜射线图的概念，让我们继续了解凹透镜的成像。我们将利用之前在本教程中学习到的凹透镜射线图知识来生成放置在主轴上不同点处的物体的图像。

那么，让我们开始吧。

物体放置在无限远处

当物体放置在无限远处时，来自物体的入射光线平行于主轴。根据射线图，平行于主轴的入射光线会在另一侧远离主轴发散。

当用虚线延长发散的光线时，这些线似乎会在焦点 (F1) 处汇聚，如下图所示。焦点 (F1) 位于凹透镜的同侧。因此，所成的像也位于透镜的同侧。

此外，所成的像是点状的、虚的和正立的。

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图片 4：物体放置在无限远处

物体放置在无限远和光心 (O) 之间

当物体位于凹透镜的无限远和光心 (O) 之间的某个位置时，像会形成在焦点 (F) 和光心 (O) 之间，如下图所示。成像发生在凹透镜的同侧。

平行于主轴的入射光线会在凹透镜的另一侧远离平行轴折射。此外，另一条入射光线穿过光心 (O) 而不会发生任何偏转。

当用虚线延长发散的光线时，它会与入射光线（穿过光心）相交并在焦点 (F1) 处相遇。交点与主轴之间的距离显示了所成像的大小以及像的位置。

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图片 5：物体位于光心 (O) 和无限远之间

像的性质是虚的和正立的。像的大小小于物体。

物体放置在光心 (O) 和焦点 (F) 之间

当物体放置在光心 (O) 和焦点 (F1) 之间时，像会形成在“O”和“F1”之间。像形成在透镜的同侧。

一条平行于主轴的入射光线会偏离主轴。延长折射光线后，它会在焦点 (F1) 处相遇。此外，另一条穿过光心 (O) 的入射光线不会偏离其原始路径，并穿过“O”而不会改变角度。

交点显示了成像和所成像的大小，如下图所示。

像的性质是虚的和正立的。像的大小比物体相对较小。

结论

让我们回顾一下在本教程中到目前为止我们学到的所有内容。我们学习了凹透镜的射线图。通过应用射线图的知识，我们学习了如何在凹透镜的主轴上不同位置放置的物体的图像。

以下是凹透镜成像的总结表：

物体位置	所成像	像的性质	像的大小
无限远	在透镜同侧的焦点 (F1) 处	虚像 + 正立	点状
无限远和光心 (O) 之间	在透镜同侧的焦点 (F1) 和光心 (O) 之间	虚像 + 正立	小于物体
焦点 (F1) 和光心 (O) 之间	在透镜同侧的焦点 (F1) 和光心 (O) 之间	虚像 + 正立	小于物体

表 1. 凹透镜成像

常见问题

Q1. 凹透镜的作用是什么？

答：凹透镜使入射光线远离主轴折射。换句话说，凹透镜使入射光线发散。也称为发散透镜。

Q2. 什么使凹透镜凹陷？

答：凹透镜使入射光线发散，因为它边缘较厚，中间较薄。由于其球面表面的这种结构，凹透镜变得凹陷并使入射光线发散。

Q3. 凹透镜会使图像变小吗？

答：是的。凹透镜使图像的大小小于物体。

Q4. 凹透镜形成什么样的图像？

答：凹透镜产生虚像和正立的像。此外，图像的大小比物体的尺寸相对较小。

Q5. 近视眼的人使用什么类型的透镜？

答：凹透镜。凹透镜用于矫正近视。在近视中，图像形成在视网膜后面。结果，人无法正确看到图像并视力模糊。凹透镜使来自物体的入射光线发散，并允许图像稍微向前形成。这导致图像精确地形成在视网膜上。近视可以通过凹透镜矫正。