《光的折射与透镜》 讲义

《光的折射与透镜》讲义
一、光的折射
在我们的日常生活中，光的折射现象无处不在。

当光从一种介质进
入另一种介质时，传播方向会发生改变，这就是光的折射。

比如，将一根筷子插入水中，从水面上方看，筷子好像在水中“折断”了，这就是光的折射造成的视觉错觉。

那么，光的折射到底是如何
发生的呢？
光的折射遵循一定的规律。

当光从一种介质斜射入另一种介质时，
折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分别
位于法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

入射角是入射光线与法线的夹角，折射角是折射光线与法线的夹角。

如果入射角增大，折射角也会随之增大；反之亦然。

光的折射现象在很多方面都有着重要的应用。

比如，我们戴的近视
眼镜和老花眼镜，就是利用了光的折射原理来矫正视力。

二、折射定律
折射定律是描述光折射现象的重要规律。

我们可以通过实验来探究
折射定律。

假设我们有一个透明的玻璃砖，一束光线从空气斜射入玻璃砖中。

我们可以测量入射角和折射角，并记录下来。

通过多次实验和测量，
我们会发现，对于给定的两种介质，入射角的正弦与折射角的正弦的比值是一个常数。

这个常数被称为这两种介质的相对折射率。

例如，光从空气射入水中，相对折射率就是一个特定的值。

需要注意的是，折射率与光的波长有关。

对于不同波长的光，在同一种介质中的折射率也会有所不同。

这就是光的色散现象的原因。

三、透镜
透镜是由透明材料制成的光学元件，常见的有凸透镜和凹透镜。

凸透镜中间厚、边缘薄。

当平行光线通过凸透镜时，会发生折射，折射光线会会聚于一点，这个点被称为焦点。

从焦点到透镜中心的距离叫做焦距。

凸透镜在生活中有很多应用。

例如，放大镜就是一个凸透镜，它可以将物体放大，让我们更清晰地观察细节。

还有照相机的镜头，也是利用凸透镜的成像原理来拍摄照片。

凹透镜则中间薄、边缘厚。

平行光线通过凹透镜后，折射光线会发散，其反向延长线会交于一点，这个点被称为虚焦点。

四、凸透镜成像
凸透镜成像规律是光学中的重要内容。

当物体位于凸透镜的两倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像。

这就像我们用照相机拍摄远处的景物。

当物体位于两倍焦距和一倍焦距之间时，成倒立、放大的实像。

投
影仪就是利用这个原理来工作的。

当物体位于一倍焦距以内时，成正立、放大的虚像。

我们用放大镜
观察物体时就是这种情况。

五、凹透镜成像
凹透镜只能成正立、缩小的虚像。

例如，近视眼镜就是通过凹透镜
来矫正视力的，它使得光线发散，从而让成像落在视网膜上。

六、透镜的应用
除了上面提到的放大镜、照相机和投影仪，透镜在望远镜、显微镜
等光学仪器中也有着广泛的应用。

望远镜通过凸透镜和凹透镜的组合，能够让我们观察到远处的天体。

显微镜则通过多个透镜的组合，将微小的物体放大，帮助我们进行科
学研究和医学诊断。

在现代科技中，透镜在激光技术、光纤通信等领域也发挥着重要作用。

总之，光的折射和透镜是光学中非常重要的概念，它们不仅在理论
上有着重要的地位，而且在我们的日常生活和科学技术中都有着广泛
的应用。

通过深入了解光的折射和透镜的原理，我们能够更好地理解
和利用光的特性，为我们的生活和科技发展带来更多的便利和进步。