會聚(凸)透鏡

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凸透鏡的定義

日常生活中常用的透鏡是凸透鏡。凸透鏡中間較厚,邊緣較薄。凸透鏡通常是圓形的,由玻璃製成,這樣其折射率就高於空氣的折射率。

凸透鏡的類型

一般來說,凸透鏡有三種類型,其形狀如下圖所示(側視圖)。

會聚透鏡 1

凸透鏡的使用

如果一個人看不清近處的物體或患有遠視,可以使用凸透鏡、會聚透鏡或正透鏡來矯正視力。凸透鏡常用於眼鏡或隱形眼鏡,幫助近視患者矯正視力。此外,凸透鏡也被用作放大鏡,以及相機、雙筒望遠鏡、天文望遠鏡和光學顯微鏡等光學儀器中的常用透鏡。

凸透鏡的焦點(F)

會聚透鏡 2觀察旁邊的圖示。來自遙遠物體(例如太陽)的光束與透鏡的主軸平行。圖中,透鏡的主軸以藍線表示。

一束光照射到凸透鏡表面,透鏡發生折射。凸透鏡對光的折射遵循光的折射定律。所有入射光束經凸透鏡折射後都指向焦點 F。2 光束在焦點處相交。

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會聚透鏡 3光束折射到焦點。因此,凸透鏡被稱為會聚透鏡。因為所有光線都匯聚於焦點 F。2可以說,F的焦點2 是遠處物體像的位置。若經由凸透鏡折射的光束來自太陽,則太陽的影像將出現在凸透鏡的焦點 F 上。2.

因為光束穿過焦點,所以凸透鏡的焦點是實點,位於焦點的像也是實像。

凸透鏡的影像

與只能形成虛像的凹透鏡不同,凸透鏡既可以形成實像,也可以形成虛像。虛像實際上並不存在,但由於人眼看到光束直線運動,大腦誤認為圖像存在,因此人眼會感知到虛像的存在。如果將螢幕放置在虛像所在的位置,螢幕上不會顯示影像。相反,实像则存在。如果將螢幕放置在實像所在的位置,螢幕上就會出現實像。凸透鏡的成像原理已在「凸透鏡成像」一節中詳細闡述。

  1. 問題當物體位於焦點之外時,凸透鏡會形成什麼類型的影像? 回答當物體位於會聚透鏡的焦點之外時,會形成一個實像、倒立像,並且根據物體與透鏡的距離,會形成一個縮小或放大像。
  2. 問題物體的位置如何影響會聚透鏡所成影像的大小? 回答當物體位於無窮遠處時,像是一個點,位於焦點處。隨著物體靠近鏡頭,像的大小逐漸增加。當物體位於焦點時,像變成無限大。
  3. 問題當物體位於無窮遠處時,會聚透鏡所成的像位於何處? 回答當物體位於無窮遠處時,像會形成在透鏡另一側的焦點。
  4. 問題:會聚透鏡的焦距如何影響影像的位置和大小? 回答:在物距不變的情況下,焦距越短,像距越短,像距越短,像距越短,像距越短,像距越短。
  5. 問題會聚透鏡能否產生虛像? 回答是的,當物體位於會聚透鏡的焦距內時,會聚透鏡可以產生虛像。該像是虛像、正立且放大的。
  6. 問題改變物距會如何影響會聚透鏡所成影像的位置和性質? 回答當物體靠近鏡頭時,像會遠離鏡頭並變大。如果物體在焦距範圍內移動,則像會變成虛像、正立且放大。
  7. 問題當物體位於會聚透鏡的焦點時,影像會位於哪裡? 回答當物體位於會聚透鏡的焦點時,像會形成在無限遠處。
  8. 問題會聚透鏡能形成正立像嗎? 回答是的,會聚透鏡可以形成正立像,但前提是物體必須位於焦點內。在這種情況下,所形成的像是虛像、正立像,並且是放大的。
  9. 問題透鏡的材質(玻璃、塑膠等)是否會影響會聚透鏡所成像的特性? 回答透鏡材質的折射率不同,會影響焦距,進而影響影像的位置和大小。但這不會改變基本法則:當物體位於焦點之外時,會聚透鏡形成倒立的實像;當物體位於焦點之內時,會聚透鏡形成放大的正立虛像。
  10. 問題當物體從焦點往透鏡移動時,會聚透鏡所成的影像會發生什麼變化? 回答當物體從焦點向鏡頭移動時,影像會沿著鏡頭的另一側遠離鏡頭,並且會變大,最終當物體位於焦點內時,會變成虛像、正立的放大像。

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