□傅炳勝
會聚與發(fā)散涵義須弄清
□傅炳勝
凸透鏡對光有會聚作用,凹透鏡對光有發(fā)散作用,這是同學(xué)們都熟知的重要的光學(xué)性質(zhì).但是當(dāng)遇到具體問題讓同學(xué)們進行判斷時,卻常常容易出錯,這是由于沒有準確把握會聚和發(fā)散作用的實質(zhì)所致.那么,究竟如何才能找到判斷透鏡對光線會聚或發(fā)散作用的方法呢?
一般我們可將光束分為平行光束、會聚光束和發(fā)散光束三種.光線平行的叫做平行光束(如圖1-甲所示);光線的正向延長線相交于一點的光束叫做會聚光束(如圖1-乙所示);光線的反向延長線相交于一點的叫做發(fā)散光束(如圖1-丙所示).
圖1
一平行于主軸的光束經(jīng)凸透鏡折射后會聚于焦點上成為會聚光束,我們就說凸透鏡對光線有會聚作用.這是因為凸透鏡使每一條光線都向靠近主軸的方向偏折的緣故,如圖2所示.那么是否只有折射光線成為會聚光束才算凸透鏡的會聚作用呢?
圖2
圖3
如圖3所示,圖甲中凸透鏡使發(fā)散光束變?yōu)槠叫泄馐?,圖乙中凸透鏡使平行光束變?yōu)闀酃馐?,圖丙中凸透鏡使發(fā)散光束變?yōu)闀酃馐?仔細觀察這三種情況你會發(fā)現(xiàn),經(jīng)過透鏡折射后的光線都比原來更靠近主光軸了,所以它們都屬于凸透鏡對光線的會聚作用.
不僅如此,還存在發(fā)散光束經(jīng)凸透鏡折射后仍為發(fā)散光束,會聚光束經(jīng)凸透鏡折射后仍為會聚光束的情況,這也可能是凸透鏡對光束起會聚作用的結(jié)果.由此可見,判斷透鏡是否對光束起到了會聚作用,關(guān)鍵要看光束經(jīng)透鏡折射后的光線是否向主軸偏折了.
圖4
一平行于主軸的光束經(jīng)過凹透鏡折射后,折射光線的反向延長線交于凹透鏡的虛焦點上,我們就說凹透鏡對光線具有發(fā)散作用.這是因為凹透鏡使每一條光線都向遠離主軸的方向偏折的緣故,如圖4所示.
如圖5所示,圖甲中凹透鏡使會聚光束變?yōu)槠叫泄馐?,圖乙中凹透鏡使平行光束變?yōu)榘l(fā)散光束,圖丙中凹透鏡使會聚光束變?yōu)榘l(fā)散光束.這三種情況凹透鏡對光線起的都是發(fā)散作用.
圖5
同理,還存在會聚光束經(jīng)凹透鏡折射后仍為會聚光束,發(fā)散光束經(jīng)凹透鏡折射后仍為發(fā)散光束的情況,這也可以是凹透鏡對光束起發(fā)散作用的結(jié)果.由此看來,判定透鏡對光是否起發(fā)散作用,關(guān)鍵是要看透鏡是否使光線向遠離主軸方向偏折了.
例(2014·菏澤)在如圖6所示的光路圖中,分別填入合適的透鏡.
圖6
解析:判斷透鏡類型的關(guān)鍵是判斷透鏡對光的作用,如果光線被會聚了就是凸透鏡,如果光線被發(fā)散了就是凹透鏡.第一個圖中平行光經(jīng)透鏡折射后變得會聚,因此該透鏡對光線起會聚作用,為凸透鏡;第二個圖的折射光線比起入射光線更加遠離主光軸了,所以這個透鏡對光線有發(fā)散作用,因此應(yīng)填凹透鏡.
答案:如圖7所示.
圖7
點撥:此類光學(xué)暗盒題考查大家運用所學(xué)知識分析解決實際問題的能力,對考生的判斷能力要求較高,要求考生熟練掌握各種光學(xué)元件的光學(xué)特點.