凹凸透鏡

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簡介

你有沒有見過放大鏡？  這是一個球面透鏡的例子。但是你知道它是什麼型別的透鏡嗎？讓我們一起學習這關於凹凸透鏡（球面透鏡）的教程，瞭解球面透鏡的組成部分和結構。

簡介：球面透鏡

你可能聽說過並且已經瞭解了平面反射面以及球面反射面。球面反射面有兩種型別，根據其結構可以稱為凹面鏡和凸面鏡。

也就是說，如果球面反射面向內彎曲，則稱為凹面鏡。另一方面，向外凸出的球面反射面稱為凸面鏡。

與球面鏡類似，球面透鏡也有一兩個球面。但是，鏡面和透鏡之間的主要區別在於，鏡面反射光線，而透鏡則折射光線。

換句話說，鏡子是不透明的，而透鏡是透明的。光線可以穿透表面並透過透鏡，併發生折射。

你可能想知道光線被折射是什麼意思。讓我們回答這個問題，什麼是折射的含義？

什麼是折射？

折射是一種現象，其中光束穿過透明的球面並改變其路徑。也就是說，光線在穿過球面後偏離其原始路徑並在不同的路徑上傳播。這種路徑的變化稱為折射。

當光束偏離其原始路徑或發生折射時，角度也會發生變化。因此，入射角和折射角不同。

球面透鏡的型別

在進一步討論球面透鏡的型別之前，讓我們先了解一下球面透鏡的結構。

透鏡由兩個球面或一個球面和一個平面組成。這兩個表面都是透明的，允許光線穿過它們。這種球面稱為透鏡。

球面透鏡有兩種型別。它們如下

凸透鏡：一個或兩個球面向外凸出的透鏡稱為凸透鏡。

凸透鏡邊緣較薄，中間較厚。

凹透鏡： 一個或兩個球面向內彎曲的透鏡稱為凹透鏡。

凹透鏡邊緣較厚，中間較薄。

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圖片 1：凸透鏡和凹透鏡

凹凸透鏡（球面透鏡）的組成部分

主軸： 穿過透鏡中間並連線兩個曲率中心 (C) 的直線稱為主軸。

這是一條假想線，焦距 (F)、曲率中心 (C) 和光心 (O) 等各種點都位於該線上。

曲率中心 (C)：透鏡的兩個球面是兩個不同球體的一部分。當畫出包含透鏡球面的兩個假想球體並標記兩個球體的中心時，它被稱為透鏡的曲率中心。

由於有兩個球面，因此單個透鏡有兩個曲率中心 (C)。兩個曲率中心分別標記為 $\mathrm{C_1}$ 和 $\mathrm{C_2}$。

光心：透鏡的中心點稱為光心。光心用字母“O”表示。它類似於球面鏡的極點 (P)。

當一條光線入射到光心時，它不會改變其原始路徑，只是穿過“O”而入射角沒有任何變化。

曲率半徑 (R)：光心“O”與曲率中心“C”之間的距離稱為曲率半徑。它用字母“R”表示。

有兩個球面和兩個曲率半徑。每個曲率半徑分別標記為 $\mathrm{R_1}$ 和 $\mathrm{R_2}$。

兩個曲率半徑的距離相同。也就是說，兩個曲率中心 (C) 與透鏡的光心 (O) 等距。

孔徑： 透鏡圓形表面的直徑稱為孔徑。它用字母“A”表示。

與透鏡的曲率半徑 (R) 相比，孔徑應較小。

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圖片 2：球面透鏡的組成部分

焦點 (F)：所有光線匯聚的主軸上的一個點稱為焦點。該點用字母 (F) 表示。

凸透鏡具有實焦點，而凹透鏡具有虛焦點。

尋找透鏡焦點 (F) 的活動

為了理解球面透鏡的下一個組成部分，我們將進行一項活動。

要求：凸透鏡、紙

步驟

• 將凸透鏡放在太陽下，並將紙放在透鏡下方。

• 調整透鏡，使紙上出現一個亮點。

• 保持一段時間並觀察會發生什麼。

觀察：由於太陽的熱量，紙張經過一段時間後開始燃燒。

結果和結論： 從這項活動中，我們可以得出結論，凸透鏡可以將光線匯聚到一點。這個點稱為焦點 (F)。

焦距 (f)：焦點 (F) 和光心 (O) 之間的距離稱為焦距。它用字母“f”表示。

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圖片 3：球面透鏡的焦點 (F) 和焦距 (f)

結論

在本教程中，我們學習了球面透鏡（凹凸透鏡）的結構、型別和組成部分。球面透鏡的組成部分包括

• 孔徑 (A)
• 主軸
• 光心 (O)
• 曲率半徑 (R)
• 曲率中心 (C)
• 焦點 (F)，以及
• 焦距 (f)。

常見問題

Q1. 凹面和凸面的區別是什麼？

答：凹透鏡的球面向內彎曲，而凸透鏡的球面向外凸出。

Q2. 如何記住凹透鏡和凸透鏡？

答：單詞“凹”中包含另一個單詞“cave”（洞穴）。看起來像洞穴的透鏡結構，即向內彎曲的，可以記為凹透鏡。另一種沒有這種球面的透鏡可以稱為凸透鏡。

Q3. 凸透鏡在哪裡使用？

答：凸透鏡用於眼鏡以矯正視力異常。

Q4. 放大鏡是凸透鏡嗎？

答：是的。放大鏡是凸透鏡。當物體放置在焦點 (F) 和光心 (O) 之間時，它會被凸透鏡放大。

Q5. 人眼使用哪種透鏡？

答：人眼有“雙凸”透鏡。也就是說，人眼晶狀體有兩個球面，它們都向外凸出。這種雙凸透鏡有助於將光線匯聚到視網膜上，即使在黑暗中也能產生物體的清晰影像。