初中物理竞赛基础教程:光的折射、透镜
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第4讲光的折射透镜
4.1 学习提要
4.1.1 光的折射
1. 光的折射现象
光从一种物质进入另一种物质时,它的传播方向通常会改变,这种现象叫做光的折射。
2. 光的折射规律
如图4-1所示,光线AO从空气斜射人水中,传播方向发生改
变,折射光线是OB。光折射时,折射光线、入射光线、法线在同一面内;折射光线和入射光线分别位于法线两侧。
当光从空气斜射入水(或其他透明介质)中时,折射光线向法线靠拢,折射角小于入射角。入射角增大时,折射角增大。光垂直射到水(或其他透明介质)的表面时,光的传播方向不变。图4-1
当光从水(或其他透明介质)斜射入空气中时,折射光线将偏离法线,折射角大于入射角。
如图4-2(a)和(b)所示,当光以相同的人射角分别从空气斜射人水或玻璃中时,在玻璃中的折射光线向法线偏折更明显,说明玻璃对光的折射本领比水强。实验表明,不同介质对光的折射本领不同。
图4-2
4.1.2 透镜
1. 三棱键
三棱镜是一个截面为三角形的透明棱柱体。如图4-3所示,由空气射人三棱镜内的光线,通过棱镜后出射光线向棱镜的底面偏折。
图4-3 图4-4
2. 凸透镜
(1)中间比边缘厚的透镜叫做凸透镜。通常透镜的两个表面都是球面,或者一面是球面,—面是平面。通过透镜球面的球心C1、C2的直线叫做透镜的主光轴,透镜的中心O点叫做透镜的光心。
(2)凸透镜对光线有会聚作用,如图4-4所示,凸透镜的焦点为实焦点。
(3)经过凸透镜有三条特殊光线,如图4-5所示:
(a)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点。
(b)过焦点的光线绘凸透镜折射后折射光线平行于主光轴。
(b)通过凸透镜光心的光线方向不改变。
图4-5
3. 凹透镜
(1)中间比边缘薄的透镜叫做凹透镜。
(2)凹透镜对光线有发散作用,如图4-6所示,凹透镜的焦点为虚焦点。
(3)经过凹透镜有三条特殊光线,如图4-7所示:
(a)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后它的反向延长线过焦点。图4-6
(b)延长线过焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴。
(c)通过凹透镜光心的光线方向不改变。
图4-7
4.1.3 凸透镜成像
1. 物距、像距和焦距
物体到透镜中心的距离叫物距,用表示;像到透镜中心的距离叫像距,用表示;焦距用表示。
2. 研究凸透镜成像规律实验
(1)实验目的:研究凸透镜成像规律。
(2)实验器材:凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、火柴。
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