杜英杰

在我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中。凸透鏡和凹透鏡可是有著非常多的應(yīng)用，比如，同學(xué)們都喜歡看電影，電影機(jī)的核心部件之一就是凸透鏡（如圖1）；很多同學(xué)由于不能正確使用眼睛，導(dǎo)致患了近視眼（如圖2），這時(shí)候如果缺少了凹透鏡，這些近視的同學(xué)所看到的將是一個(gè)模糊的世界，看，小小的透鏡竟然能起著如此巨大的作用，那么我們?nèi)绾握J(rèn)識(shí)它們呢？

一、從透鏡的形狀上來(lái)認(rèn)識(shí)

依漢字的含義來(lái)理解，凸透鏡就是中間比邊緣厚的透鏡，如圖3中的A、C、D所示，凹透鏡則是邊緣厚中間薄的透鏡，如圖3中的B、E、F所示，

例1，如圖4所示是一個(gè)照相機(jī)鏡頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)你自左向右說(shuō)出內(nèi)部的鏡片是凹透鏡還是凸透鏡。

解析：凸透鏡中間厚、邊緣薄，凹透鏡中間薄、邊緣厚，因此，從圖4中透鏡的形狀看，從左至右分別是凸透鏡、凸透鏡、凹透鏡、凹透鏡、凸透鏡、凸透鏡、凸透鏡、凸透鏡。

答案：見(jiàn)解析。

二、從透鏡對(duì)光折射的本質(zhì)來(lái)認(rèn)識(shí)

我們學(xué)過(guò)光的折射規(guī)律，知道當(dāng)光從空氣中斜射入玻璃中時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光從玻璃斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角，按此原理，我們可以得到如圖5所示的光路圖。

我們將兩個(gè)同樣的三棱鏡分別按圖6、圖8方式進(jìn)行組合，當(dāng)平行光從一側(cè)入射過(guò)來(lái)后，均朝向三棱鏡的底部偏折，按這樣的原理來(lái)打磨制造玻璃鏡片，就會(huì)形成如圖7所示的凸透鏡對(duì)光折射的效果，以及如圖9所示的凹透鏡對(duì)光折射的效果，也就是說(shuō)，凸透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光線一定是發(fā)散作用。

我們繼續(xù)觀察圖7發(fā)現(xiàn)，從左側(cè)過(guò)來(lái)的平行于主光軸的光經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后。在右側(cè)會(huì)聚于一點(diǎn)，在物理學(xué)中，我們把這個(gè)點(diǎn)叫作焦點(diǎn)，由于這個(gè)焦點(diǎn)是由實(shí)際光線會(huì)聚而成，所以叫作實(shí)焦點(diǎn)，而觀察圖9所示的凹透鏡，發(fā)現(xiàn)凹透鏡同樣也是有兩個(gè)焦點(diǎn)，只不過(guò)這兩個(gè)焦點(diǎn)的形成是由于折射后的發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)相交而成，所以這兩個(gè)焦點(diǎn)被稱為虛焦點(diǎn)。

從以上的規(guī)律總結(jié)中可以看出，凸透鏡和凹透鏡對(duì)光折射時(shí)有幾條特殊的光線（如圖10，圖11），第一條：凡是通過(guò)光心的光線，無(wú)論是凸透鏡還是凹透鏡，傳播方向都不發(fā)生改變，第二條：凡是平行于主光軸的光線射向凸透鏡，折射后總是通過(guò)焦點(diǎn)；而平行于主光軸射向凹透鏡的光線，其折射后的光線反向延長(zhǎng)后也總是通過(guò)焦點(diǎn)，第三條：對(duì)于凸透鏡，凡是經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)的光線折射后總是平行于主光軸；對(duì)于凹透鏡，凡是會(huì)聚時(shí)指向焦點(diǎn)的光線經(jīng)過(guò)凹透鏡發(fā)散后總是平行于主光軸。

例2，如圖12所示，一束光線射向O處的某一光學(xué)元件后，會(huì)聚在其主光軸上的S^'點(diǎn)：當(dāng)去掉該光學(xué)元件后，光線會(huì)聚于S點(diǎn)，則可判斷該元件一定是____（填“凸透鏡”或“凹透鏡”）。

解析：一束光線沒(méi)有通過(guò)光學(xué)元件時(shí)，會(huì)聚在主光軸上的S點(diǎn)，當(dāng)在O處放一光學(xué)元件時(shí)，光線會(huì)聚在了S^'點(diǎn)，S^'點(diǎn)比S點(diǎn)更靠近透鏡，說(shuō)明該透鏡使原會(huì)聚光線會(huì)聚得更明顯，由于凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，因此該光學(xué)。元件是凸透鏡。

答案：凸透鏡

三、從透鏡的成像性質(zhì)來(lái)認(rèn)識(shí)

如圖13所示，凸透鏡在一定范圍內(nèi)對(duì)物體具有放大作用，成正立、放大的虛像：而凹透鏡則是對(duì)物體有縮小的作用效果，如圖14所示，成正立、縮小的虛像。

其實(shí)，凸透鏡除了能成正立、放大的虛像外，還能成倒立、放大的實(shí)像和倒立、縮小的實(shí)像。而凹透鏡只能成正立、縮小的虛像。

例3，一次，小明在家寫作業(yè)時(shí)在書桌的玻璃臺(tái)板上面滴了一滴水，透過(guò)水滴看下去，他發(fā)現(xiàn)壓在臺(tái)板下面圖片上的文字變大了，如圖15，這是由于此時(shí)的水滴相當(dāng)于一個(gè)____（填“凸透鏡”或“凹透鏡”），圖片上的文字經(jīng)過(guò)水滴折射后形成一個(gè)放大的（填“實(shí)”或“虛”）像。

解析：由題意可知，透過(guò)水滴看下去，小明發(fā)現(xiàn)圖片上的文字變大了，由于凸透鏡能成正立、放大的虛像，而凹透鏡成的是正立、縮小的虛像。所以小水滴相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。

答案：凸透鏡，虛

判斷凸透鏡和凹透鏡的具體方法其實(shí)還有很多，比如：可以讓透鏡正對(duì)太陽(yáng)光照射，在鏡子的另一側(cè)放一張與透鏡平行的白色卡片紙，耐心調(diào)節(jié)鏡子與紙之間的距離，能得到一個(gè)小亮點(diǎn)的是凸透鏡，始終不能獲得小亮點(diǎn)的是凹透鏡；隔著透鏡觀察距透鏡較近的字，移動(dòng)透鏡，若發(fā)現(xiàn)像的移動(dòng)方向總是與透鏡的移動(dòng)方向相反，則該透鏡是凸透鏡，若發(fā)現(xiàn)像的移動(dòng)方向總是與透鏡的移動(dòng)方向相同，則該透鏡是凹透鏡。

責(zé)任編輯：程哲endprint