原理
为看清楚微小的物体或物体的细节,需要把物体移近眼睛,这样可以增大视角,使在视网膜上形成一个较大的实像。但当物体离眼的距离太近时,反而无法看清楚。换句话说话,要明察秋毫,不但应使物体对眼有足够大的张角,而且还应取合适的距离。显然对眼睛来说,这两个要求是相互制约的,若在眼睛前面配置一个凸透镜便能解决这一问题。凸透镜是一个最简单的放大镜,是帮助眼睛观察微小物体或细节的简单的光学仪器。�
现以凸透镜为例,计算它的放大本领。把物体PQ置于透镜L的物方焦点和透镜之间并使它靠近焦点,如图2-20(a)所示,于是物体经透镜成一放大的虚像P′Q′。为了便于观察,通常使虚像位于明视距离处。P′Q′对眼的视角近似为
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若不用透镜而将物置于明视距离处时,从瞳孔看物的视角为
(y以cm为单位) (2—3)��
于是透镜的放大本领为
�
� (f′以cm为单位) (2—4)��
若凸透镜的像方焦距为10cm,则由该透镜做成的放大镜的放大本领为2.5倍,写成2.5×。如果仅从放大本领来考虑,焦距应该取得短一些,而且似乎这样可以得到任意大的放大本领。但由于像差的存在,一般采用的放大本领约为3×。如果采用复式放大镜(如目镜),则可以减少像差,并使放大本领达到20×。
将平行光线(如阳光)平行于轴(凸透镜两个球面的球心的连线称为此透镜的主光轴)射入凸透镜,光在透镜的两面经过两次折射后,集中在轴上的一点,此点叫做凸透镜的焦点(记号为F,英文为:focus),凸透镜在镜的两侧各有一焦点,如为薄透镜时,此两焦点至透镜中心的距离大致相等。凸透镜之焦距是指焦点到透镜中心的距离,通常以f表示。凸透镜球面半径越小,焦距(记号为:f,英文为:focal length)越短。凸透镜可用于放大镜、老花眼及远视的人戴的眼镜、摄影机、电影放映机、显微镜、望远镜的透镜(lens)等。
主轴:通过凸透镜两个球面球心C1、C2的直线叫凸透镜的主轴。 光心:凸透镜的中心O点是透镜的光心。 焦点:平行于主轴的光线经过凸透镜后会聚于主光轴上一点F,这一点是凸透镜的焦点。 焦距:焦点F到凸透镜光心O的距离叫焦距,用f表示。 物距:物体到凸透镜光心的距离称物距,用u表示。 像距:物体经凸透镜所成的像到凸透镜光心的距离称像距,用v表示。
放大镜把物体的光线汇聚了,这样就相当于我们能看见更多的光线,所以原物变大。
特点是这种放大的像是虚像,不能成像在屏上。
而且要保证要放大的物体在放大镜的焦距之内。
放大镜的放大倍数与它的曲率有关,按我们常规理解就是越鼓越好,越平越小。
因为放大镜是凸透镜,光线透过凸透镜时会分散传播,所以会将东西放大。
我们都知道放大镜能够放大物体,那么这是为什么呢?其实,放大镜就是凸透镜,它之所以能够放大物体,就是运用了凸透镜能成放大的虚像的原理。凸透镜的两侧各有一个焦点,如果把物体放在其中的一个焦点之内,就会在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。而我们用放大镜放大物体时,正是把物体放在了放大镜焦点之内,所以我们就会看到放大的虚像。
凸面镜 和 光线聚焦的原因