9.1.3　透镜与透镜成像

9.1.3　透镜与透镜成像

光学元件中有一种透明体,两个面都磨成球面或一面是球面另一面是平面,被称为透镜。所有的透镜可以分为两大类:中部比边缘厚的透镜称为凸透镜,中部比边缘薄的透镜称为凹透镜。图9.8所示的是各种形状的透镜。

如图9.9所示,通过透镜两球面球心C 1、C 2的直线称为透镜的主光轴。主光轴与透镜两球面的交点对薄透镜而言可以看作一点,称为透镜的光心O。平行于主光轴的光线,经过凸透镜后会聚于主光轴上的一点,这个点称为透镜的实焦点,平行于主轴的光线经过凹透镜后被发散,这些发散的光线反向延长时也会聚于一点,这个点称为凹透镜的虚焦点。透镜的焦点与光心的距离称为焦距f,像与光心的水平距离称为像距v,物体与光心的水平距离称为物距u。

图9.8　各种形状的透镜

图9.9　透镜几何参数示意图

凸透镜所成的像可以用作图法求出,其具体方法如下:用通过光心且与主光轴垂直的直线来表示薄透镜,要求出某一发光点的像的位置,只需作出以下三条特殊光线中的两条就可以确定像点的位置,如图9.10所示。

(1)通过焦点的光线经凸透镜折射后跟主轴平行。

(2)与主光轴平行的光线经透镜折射后通过焦点。

(3)通过光心的光线经透镜后方向不变。

图9.10　凸透镜成像作图法

凹透镜所成的像同样可以用作图的方法求出,如图9.11所示。经过凹透镜所成的像为正立和缩小的像。

图9.11　凹透镜成像作图法

在作图过程中,如果像是实际光线的交点,则称为实像;如果像是由实际光线反向延长线得到的,则称为虚像。