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        透鏡物像作圖法中的虛物成像

        2008-11-11 10:02:12金仲輝
        關(guān)鍵詞:虛像圖法作圖

        金仲輝

        鄰居家一位初中生問我:“在用作圖法求透鏡成像方法中,為什么要引入虛物的概念?如何利用虛物來作出像?”

        物體都是實在的,不存在虛無的物,實在的物體可直接發(fā)射(或反射)光線.在兩個(或兩個以上)透鏡逐次成像過程中才需要引入虛物這個抽象的概念.

        圖1和圖2畫出了透鏡L的物(A)像(A′)關(guān)系.兩個圖中的物A都位于透鏡L的左邊,說明在透鏡成像過程中,光路是由左方至右方的.我們將L的左方空間定義為物空間,而將L的右方空間定義為像空間.由圖1和圖2可看出,物A射向L的光束都是發(fā)散光束.圖1中的物A在L的焦點F左邊,我們利用作圖法可求出像A′的位置在像空間,對應(yīng)L的出射光束是會聚光束,像A′是一個實像.圖2中的物A在L的焦點F右邊,利用作圖法可求出像A′在L的物空間,對應(yīng)L的出射光束是發(fā)散光束,A′是一個虛像.由以上討論可知,對于單透鏡成像來說,物永遠是實物并處于物空間,發(fā)出的光束是發(fā)散光束,而像有兩種情況,一種是處于像空間的實像,對應(yīng)的光束是會聚光束,另一種是處于物空間的虛像,對應(yīng)的光束是發(fā)散光束.

        圖3表示有兩個透鏡的二次成像,在圖3的兩個圖中,物A均位于透鏡L1的物空間,說明光路方向由左至右,圖3(a)中A′是實像,而圖3(b)中A′是虛像,但它們都位于透鏡L2的物空間,所以對于L2來說均為實物!總之,依然可采用單透鏡成像的作圖法,求出它們的像來.

        圖4表示物A經(jīng)透鏡L1成像,像A′位于透鏡L2的像空間,且入射至L2的光束是會聚光束.現(xiàn)在我們定義A′為L2的虛物!由于入射至L2的會聚光束中僅含有一根平行于L2主光軸的特殊光線,那么如何用作圖法求出這個虛物的像呢?

        我們將透鏡L2和它的虛物單獨畫在圖5中,首先要注意的是,光路方向始終是由左至右的.我們用兩根特殊光線構(gòu)成的會聚光束(相對于L2)入射至L2,使這束會聚光束的頂點為A′(如圖5所示),它代表L2的虛物.穿過L2光心的這根特殊光線不發(fā)生偏折進入L2的像空間,而平行于L2主軸的一根特殊光線,經(jīng)過L2后,出射光線穿過L2的右焦點F2′,上述兩根特殊光線相交于A″點,A″即為A′經(jīng)L2成的實像,也為物A經(jīng)L1和L2成的實像.

        責任編輯蔡華杰

        注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文

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