凹透鏡

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介紹

在本教程中，我們將學習凹透鏡。這裡將詳細描述凹透鏡產生的影像、所成影像的性質以及與凹透鏡相關的射線圖。

在繼續學習之前，讓我們回顧一些與凹透鏡相關的重點。

• 凹透鏡使入射光線發散。

• 發散的光線在透鏡另一側的一個虛點處相交，這個點稱為焦點 (F1)。焦點 (F1) 到光心 (O) 的距離稱為焦距 (f1)。

• 主軸是一條假想的直線，包括光心 (O)、曲率中心 (C1 & C2) 和曲率半徑 (R1 & R2)。

• 光圈 (A) 是透鏡的線性直徑。

既然您可能已經回顧了與凹透鏡相關的重點，我們將繼續本教程，瞭解與凹透鏡相關的射線圖。

射線圖：凹透鏡

平行於主軸的入射光線

當一條平行於主軸的入射光線穿過凹透鏡時，它會發生折射（或發散），遠離主軸。

當從折射光線畫一條線到透鏡的另一側時，它會在一點與主軸相交。這個點被稱為虛焦點，可以表示為 (F1)。

圖片即將推出

圖片 1：平行於主軸的入射光線

入射光線似乎在焦點處相交

當入射光線似乎與凹透鏡的焦點 (F2) 相交時，它會平行於主軸折射。

入射光線可以透過在凹透鏡的另一側畫一條線來延長。這條延長線將在虛焦點 (F2) 處相交。

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圖片 2：入射光線似乎與焦點 (F2) 相交

入射光線在光心 (O) 上

當入射光線以任何角度入射到光心 (O) 時，它不會發生偏轉（或折射），並垂直穿過光心 (O)。也就是說，折射角沒有變化，折射光線不會偏離原來的路徑。

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圖片 3：入射光線在光心 (O) 上

成像：凹透鏡

既然您可能已經完全理解了凹透鏡射線圖的概念，讓我們繼續瞭解凹透鏡的成像。我們將利用之前在本教程中學習到的凹透鏡射線圖知識來生成放置在主軸上不同點處的物體的影像。

那麼，讓我們開始吧。

物體放置在無限遠處

當物體放置在無限遠處時，來自物體的入射光線平行於主軸。根據射線圖，平行於主軸的入射光線會在另一側遠離主軸發散。

當用虛線延長髮散的光線時，這些線似乎會在焦點 (F1) 處匯聚，如下圖所示。焦點 (F1) 位於凹透鏡的同側。因此，所成的像也位於透鏡的同側。

此外，所成的像是點狀的、虛的和正立的。

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圖片 4：物體放置在無限遠處

物體放置在無限遠和光心 (O) 之間

當物體位於凹透鏡的無限遠和光心 (O) 之間的某個位置時，像會形成在焦點 (F) 和光心 (O) 之間，如下圖所示。成像發生在凹透鏡的同側。

平行於主軸的入射光線會在凹透鏡的另一側遠離平行軸折射。此外，另一條入射光線穿過光心 (O) 而不會發生任何偏轉。

當用虛線延長髮散的光線時，它會與入射光線（穿過光心）相交併在焦點 (F1) 處相遇。交點與主軸之間的距離顯示了所成像的大小以及像的位置。

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圖片 5：物體位於光心 (O) 和無限遠之間

像的性質是虛的和正立的。像的大小小於物體。

物體放置在光心 (O) 和焦點 (F) 之間

當物體放置在光心 (O) 和焦點 (F1) 之間時，像會形成在“O”和“F1”之間。像形成在透鏡的同側。

一條平行於主軸的入射光線會偏離主軸。延長折射光線後，它會在焦點 (F1) 處相遇。此外，另一條穿過光心 (O) 的入射光線不會偏離其原始路徑，並穿過“O”而不會改變角度。

交點顯示了成像和所成像的大小，如下圖所示。

像的性質是虛的和正立的。像的大小比物體相對較小。

結論

讓我們回顧一下在本教程中到目前為止我們學到的所有內容。我們學習了凹透鏡的射線圖。透過應用射線圖的知識，我們學習瞭如何在凹透鏡的主軸上不同位置放置的物體的影像。

以下是凹透鏡成像的總結表：

物體位置	所成像	像的性質	像的大小
無限遠	在透鏡同側的焦點 (F1) 處	虛像 + 正立	點狀
無限遠和光心 (O) 之間	在透鏡同側的焦點 (F1) 和光心 (O) 之間	虛像 + 正立	小於物體
焦點 (F1) 和光心 (O) 之間	在透鏡同側的焦點 (F1) 和光心 (O) 之間	虛像 + 正立	小於物體

表 1. 凹透鏡成像

常見問題

Q1. 凹透鏡的作用是什麼？

答：凹透鏡使入射光線遠離主軸折射。換句話說，凹透鏡使入射光線發散。也稱為發散透鏡。

Q2. 什麼使凹透鏡凹陷？

答：凹透鏡使入射光線發散，因為它邊緣較厚，中間較薄。由於其球面表面的這種結構，凹透鏡變得凹陷並使入射光線發散。

Q3. 凹透鏡會使影像變小嗎？

答：是的。凹透鏡使影像的大小小於物體。

Q4. 凹透鏡形成什麼樣的影像？

答：凹透鏡產生虛像和正立的像。此外，影像的大小比物體的尺寸相對較小。

Q5. 近視眼的人使用什麼型別的透鏡？

答：凹透鏡。凹透鏡用於矯正近視。在近視中，影像形成在視網膜後面。結果，人無法正確看到影像並視力模糊。凹透鏡使來自物體的入射光線發散，並允許影像稍微向前形成。這導致影像精確地形成在視網膜上。近視可以透過凹透鏡矯正。