书城科普读物百科知识-科普新课堂:奇趣物理
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第48章 折射与透镜

鱼缸能欺骗你的眼睛。如果从侧面看,鱼好像比你从上面看离你更近。如果从交界处看,你可以看到有两条相同的鱼:在鱼缸的前面看到鱼的一个像,在鱼缸的侧面看到同一条鱼的另一个像。这两个像出现在不同的地点!

当你看鱼缸时,你看到的是在三种不同的介质中发生折射的光线。这三种介质分别是水、玻璃和空气。光从一种介质进入另一种介质时,都会发生折射。当光线以一定角度进入一种新介质时,因光速变化而使光线发生折射。亦即是说,光从密度小的介质进入密度大的介质时,光速变慢而发生折射。

折射能使你看到事实上不存在的东西。例如,折射能形成海市蜃楼,也能产生美丽的视觉--彩虹。

折射率一些介质比另一些介质能使光发生更大的折射。光从空气进入水,从水进入玻璃,从玻璃再次进入空气这一过程中的路线情况。光从空气进入水后,速度变小。光从水进入玻璃时,速度变得更小。光在空气中传播最快,在水中较小,在玻璃中最小。光从玻璃返回空气,速度又变大。注意:光离开玻璃后的传播方向与光进入水前的方向相同。

因为玻璃折射光线最多,所以玻璃使光线弯曲的程度比空气和水的都大。换句话说,玻璃的折射率比空气和水的都大。介质的折射率可衡量光进入这种介质时发生弯曲的程度。介质的折射率越高,光线弯曲程度越大。真空的折射率为1,金刚石的折射率为2.42。

白光进入棱镜时,不同波长的光发生折射的程度不同。

波长越长的光,棱镜使它弯曲的程度越小。

你用望远镜、显微镜、照相机或戴眼镜看过东西吗?如果是,那么你已经用透镜使光线发生了弯曲。透镜是一片用于折射光线的弯曲的玻璃或其他透明物体。通过透镜的折射可以使光线形成像。与面镜一样,透镜有不同的形状。透镜的形状决定其所成的像的类型。

凹透镜的中心比边缘薄。平行光线通过凹透镜时,光线向外发散。凹透镜折射平行光线时,向外发射的光线看上去好像是从透镜的相反方向的焦点发出的。因此,折射光线没有相遇,所以凹透镜只能产生虚像。

凸透镜的中心比边缘厚。平行光线通过凸透镜后,光线向透镜中心折射,并在焦点聚集后继续传播。透镜的弯曲程度越大,折射的光线就越大。

像凹透镜一样,凸透镜可以汇聚光线。凸透镜形成的像的类型和大小取决于物体相对于焦点的位置。如果物体在焦点外侧,折射光线就在透镜的另一侧形成实像。如果物体在透镜与焦点之间,则在物体同侧形成虚像。