光學平面鏡成像(球面鏡折射成像)
球面鏡:
反射面為球面一部分的鏡面叫做球面鏡。球面鏡分為:凹面鏡和凸面鏡。
凹面鏡:
用球面的內測作為反射面的球面鏡叫做凹面鏡。常用如下圖示表示
凸面鏡:
用球面的外側作為反射面的球面鏡叫做凸面鏡。常用如下圖示所示
球面鏡基本概念:
頂點:鏡面的中心點(O)。
球心:球面的球心,也叫做曲率中心(C)。
主光軸:連結頂點(O)與球心(C)的直線。
焦點:平行于主光軸的光線經過球面鏡反射后,反射光線會聚在主光軸一點(凹面鏡)或反射光線的反向延長線會聚在主光軸一點,這一點稱為球面鏡的焦點(F)。
焦距:焦點到頂點的距離(FO)叫做焦距(f),球面鏡的焦距等于球面半徑的一半(f=CO/2)。
凹面鏡的光學特點:
1、凹面鏡的反射遵循光的反射定律。
2、凹面鏡對光線有匯聚作用。
3、三條特殊光線:
3.1、平行于主光軸的光線經凹面鏡反射后,匯聚于焦點。
3.2、過焦點的光線經凹面鏡反射后,與主光軸平行。
3.3、過球心的入射光線經凹面鏡反射后沿原路返回。
注:這三條特殊光線是凹面鏡光路圖的核心,務必要牢記。這三條特殊光線的光路圖如下圖所示
凹面鏡的成像:
物距:u、相距:v
1、u=無窮遠,v=f(像為一個點,實像),像成在焦點處。
2、u>2f,f<v<2f(縮小、倒立,實像),如上圖光路圖所示。
3、u=2f,v=2f(等大、倒立,實像)
4、f<u<2f,v>2f(放大、倒立、實像)
5、u=f,不成像,反射光線均與主光軸平行,沒有交點。
6、u<f,v<0(放大、正立、虛像)
凹面鏡的應用:
1、利用光線匯聚作用,制造太陽灶等。(太陽光經凹面鏡反射后都匯聚在焦點處)
2、利用過焦點的光線反射后與主光軸平行,制作手電筒、汽車前燈等。
3、制造大型的天文望遠鏡,有興趣的同學可以深入地研究一下。
凸面鏡的光學特點:
1、凸面鏡上的反射現象都遵循光的反射定律。
2、凸面鏡對光線有發散的作用。,
3、三條特殊光線:
3.1、平行于主光軸的光線經凸面鏡反射后,反射光線的反向延長線過虛焦點。
3.2、延長過虛焦點的光線經凸面鏡反射后,反射光線平行于主光軸。
3.3、延長過球心的光線經凸面鏡反射后,反射光線沿原路返回。
注:這三條光線是凸面鏡光路圖的核心,務必要牢記。這三條特殊光線的光路圖如下圖所示:
凸面鏡的成像:
在凸面鏡前任意位置的物體在凸面鏡的另一側總是成正立、縮小的虛像。
凸面鏡的應用:
利用凸面鏡發散光線的特點,可用作汽車的后視鏡,山路轉彎處安置的凸面廣角鏡等,都是起到擴大視野的作用。
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