图13 图136教学用分光 标度管C 平行光管S 望远镜 甲潜望镜 乙望远镜 白光通过棱镜会发生色散,表明不同色光通过棱镜后的偏向角不同。偏向角不同,表明棱 镜材料对不同色光的折射率不同。实验表明,红光的偏向角最小,紫光的偏向角最大。这一现 象表明棱镜材料对红光的折射率比紫光的小。 由于不同色光通过棱镜后的偏向角不同,可以利用棱镜把复色光分解成光谱,制成各种光 谱仪,如分光镜(图1.3-6)、单色仪、摄谱仪等。 透镜在初中,我们已经知道,近视眼镜和远视 眼镜的镜片都是透镜(kens),透镜由两个折射曲面组137两美透镜的横截面 成,折射曲面一般是球面或平面。远视镜片边缘薄、中 间厚,叫做凸透镜,近视镜片边缘厚、中间薄,叫做 凹透镜(图1.37)。 实验表明:在透镜的中部有一个特殊点,当光线 甲凸透镜 乙凹透镜 透过该点时,传播方向不发生改变。这个点叫做光 心,以O表示。通过光心 O的任意直线叫做透镜 图138 的光轴。通过透镜两个 球面的球心C1和C2的光 R2 R2 轴,叫做主光轴,简称主 0yO2主轴 o0主轴C2 轴(图1.38)。 光心 光心 大家谈 图139 可以把透镜看做是由许多顶角不同的棱镜组成的 (图1.3-9.说说为什么凸透镜对光来有会聚作用,凹透 镜对光束有发散作用
透镜的厚度通常比它的球面半径小得多,这种透镜叫做薄透镜。这里我们只研究薄透镜 如图1.310甲所示,平行于主光轴的光通过凸透镜后,会聚于主轴上的一点(图中的F 点),这个点叫做凸透镜的焦点( focus)。从焦点F到光心O的距离OF叫做凸透镜的焦距( focal length),用符号∫表示。 根据光路可逆原理,在凸透镜的焦点放一个光源,它就将发散光束变成平行光。实验室中 使用的平行光管正是利用凸透镜这一特性制成的。 平行于主光轴的光通过凹透镜后,变得发散,这些发散的光线看起来好像是从它们的反 向延长线的交点F发出来的,点F也在主轴上,叫做凹透镜的焦点。同样,凹透镜也有焦距 ∫(图1.3-10乙) 图13-10 由于凹透镜的焦点不是实际光线会聚的,我们把凹透镜的焦点称为“虚”焦点。相应地, 凸透镜的焦点称为“实”焦点。 在其他条件相同时,凸透镜球面越凸,焦距就越短,对光线的会聚作用就越明显;凸透镜 的折射率越大,焦距也越短,对光线的会聚作用也越明显。透镜焦距的长短反映了透镜对光线 偏折本领的大小、通常把透镜焦距的倒数叫做焦度,用符号中表示,即、1,透镜的焦度 越大,对光线的偏折本领越大。焦度的单位叫做屈光度。如果透镜的焦距是1m,它的焦度就 是1屈光度。即 1屈光度=1=1m-1 如果透镜的焦距是0.5m,那么它的焦度就是2屈光度。 通常眼镜片的度数等于屈光度的100倍。即100度的眼镜片,它的焦度是1屈光度,焦距 是 第一章光的折射 广角 怎样选择和保养眼镜片? 惠近视或远視的学在配眼镜时,都比较注意發光,以便正确选择镜片的屈光度,另外也很注意选择 美观的镜架。却往往忽视镜片的选择.。实际上,镜片的选择大有学问
第一要选材料:镜片的材料一般有玻璃和树脂两种,玻璃镜片表面耐磨,但是重量较大,并且容易破 碎,不安全,树脂镜片较轻,重量只有玻璃镜片的一半,抗冲击性是玻璃镜片的数十倍,所以很安全。树 脂片还可以染色,进行多种框架的特殊加工,但树脂镜片表面较玻璃镜片易磨扳,须细心护理 第二要选折射率:镜片的品质有一个很重要的衡量标准就是折射率,一般来说,相同的屈光度,折射 率越高,镜片越薄,品质越好,对于度数较深的配镜者,应该使用高折射率的镜片,普通玻璃片折射率为1.52 高折射率镜片为1.7Q还有1.8超高折射平的玻璃镜片,普通树脂镜片的折射率为1.50高折射率的有1.60 和1.6脂镜片,甚至还有1.7屿1.8薄树脂镜片,适合不同人的需要。当然,镜片的折射率越高,价 格也越贵 第三要选镜片表面处理:对镜片表面的处理方法有多种最常的为多层膜处理,这样会消除镜片表 面的反射光,不仅更美晛、而且镜片透光率更高、更清;特殊膜层的处理便得镜片具备硬度强、防水、防 雾、防紫外线辐射等怪能 另外,为了延长眼镜的使用寿命,应注意眼镜的保养,戴眼镜时应双手取戴,轻拿轻放,放在来上时 镜片向上,并且随时注意检查螺丝是否松动,不用时最好将眼镜放入硬质镜盒中保存,擦拭树脂镜片或镀 膜光学镜片时最好先用清水冲洗一下,或涂上中性洗洁液后冲洗一下,再用干净的软镜布擦拭,谨防矿粒 或灰尘擦伤镜片,虽然树脂镜片比玻璃镜片强度大得多,但遇到猛烈冲击时,任何镜片都有破碎的可能,从 事剧烈动时要格外注意。每天用完眼镜后,要及时擦去镜托和镜架上的油污、汗水等脏物 问题与练习 1.在图1311中,单色平行光束从左方射入各方框,每个方框内放上一个什么光学元件才会 产生图中的结果?出射光束的单箭头和双箭头分别对应于入射光束的单箭头和双箭头。 图13-11 丙 2.五角棱镜是光学仪器中常用的一种元件。棱镜用玻 图13-12 璃制成,BC、CD两平面高度抛光,AB、DE两平面高度拋 光后镀银。∠A=∠B=∠D=∠E=112.5(图13.12)。 (1)试画出光从CD平面垂直射入棱镜后,再从棱镜射 出的光路图,并说明画图的依据 (2说说这种棱镜的作用
3.一束窄平行白光斜射到两面平行的玻璃砖的AB面上,如 13-13 图13.13所示。从CD面射出的光在靠近C端是红色还是色? 作出光路示意图。 4为什么当光通过薄透镜的光心时,传播方向不发生改变? 5.到眼镜店了解配镜验光的原理,并测试自己或同学所戴的 注镜片的焦度 6.同一个凸透镜,紫光和红光的焦距不相同,哪个较大? 第4节透镜成像规律 透镜成像规律在初中,我们初步研究了凸透镜成像的规律。这里我们要做进一步的研究。 实验 探究凸透镜成像的规律 设法测出凸遗钱的焦距,所选透钱焦(141 距最好在1020cm间。在凸遗镜的一 侧放一个物体一蜡烛,另一侧放一个光 屏,承接烛焰的像(图1.4-D 1.先把蜡烛放在离凸透镜尽量远的 位置,使它们之间的距离大于2倍焦距 (p>2f),调整光屏到透镜的距离,使烛 焰在屏上成一个清斷的像。观察像的大 小、正倒,分别测量物体、像到凸透镜的距离 第一章光的折射 2.把蜡烛遜渐移近透镜(缩短物距)使它们之间的距离等于2倍焦距( P=2°) 调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成一个清晰的像.观察像的大小、正倒,测量像 到透镜的距离 3继续缩短物距(2>p>f)调整光屏到遗镜的距离,使烛焰在屏上成一个清 晰的像。观察像的大小、正倒,分别测量物体、像到凸透镜的距离 E14
4当物距等于透镜焦距(P=f)时,观察发生的情况 5把物距再缩短(p<f)进行观察.怎样才能观察到烛烙的像? 按上逑步骤操作,把数据记入下表: 物体到透镜 像到透镜的 像的大小 像的正倒 的距离pcm 距离pcm (放大或缩小) p>2 P 2f>p>f P p<f 分析上表中的蔹据,你能得出什么规律? 实验证明,利用凸透镜既可以得到实像(P>∫时),也可以得到虚像(p<∫时)。实像总 是倒立的,与物体分居凸透镜的两侧。实像可能是放大的,也可能是缩小的;虚像是正立的, 与物体位于凸透镜的同侧,虚像总是放大的。 透境成像作图法透镜成像的位置、大小、虚实等,既可以由实验得出,也可以用作图 的方法求出。 为了作图方便,我们常用一根两端带箭头的,通过光心O并跟主光轴垂直的线段表示薄透 镜(图1.42)。 图143 某一发光点A所发出的光 束由很多条光线组成,经凸透镜142 A 后又会聚到A',A'就是A所成的 像(图1.43)。因此,只需求出 该发光点发出的任意两条光线经 凸透镜折射后的交点就可以确定 甲凸透镜乙凹透镜 这一点的像了。 在上节中,我们已经知道三条特殊光线经凸 透镜折射后的传播方向: 1.通过光心O的光线经过通镜后方向不变; 2平行于主光轴的光线,经透镜折射后通过图14物体的成像作图 焦点F; 3.通过焦点F的光线,经透镜折射后跟主光 轴平行。 E?一 图144是用三条特殊光线作出的发光点A 的像点A的光路图。实际作图时,任选其中两条 就可以了