你曾嘗試透過凹透鏡觀察遠近不同的景物嗎?就像上一課學習凸透鏡那般,我們會先直接觀察凹透鏡中的像,再嘗試用屏幕捕捉凹透鏡的像:
【1. 直接觀察透鏡中的像】先把一塊凹透鏡固定在桌面上,然後放一件物件在凹透鏡後、貼近凹透鏡,再在透鏡正面望向鏡中的物件,會發現():
【2. 用屏幕找凹透鏡的像】至於用屏幕是否能捕捉到凹透鏡成像呢?要解答這個問題,最好就是做實驗了。有關的儀器設置如所示,先把發光的燈箱放在凹透鏡的一邊,然後在另一邊放一塊白色屏幕。前後移動屏幕,看看燈箱上字樣的像是否能投射在屏幕上。結果顯示:
無論屏幕移到那裏,都見不到燈箱字樣的像!具體示範可參考。
雖然我們可以直接觀察到凹透鏡中的像,然而,凹透鏡在那兒成像呢?
要了解凹透鏡成像原理和特性,就先要探究光線通過凹透鏡時方向變化的規律,稱為凹透鏡作圖法則。它們的內容是:
法則 1:若入射線平行於主軸,向後延長通過透鏡後的光線會經過主焦點 \(\text{F’}\);
法則 2:若入射線向前延長的直線經過主焦點 \(\text{F}\),通過透鏡後的光線會平行於主軸;
法則 3:若入射線經過光心 \(\text{C}\),通過透鏡後的光線方向不變。
、和分別是凹透鏡作圖法則 1、法則 2 和法則 3 的示範和說明。留意這 3 項法則都符合光的折射定律;而法則 2 其實是法則 1 的反向表述,源自於光的折射的可逆性。
最後,我們在同時列出了這 3 項法則的光線圖,供快速查看和比較。利用這些法則,將可助大家在以後的學習找出凹透鏡成像的位置、大小和性質,以及解決很多涉及凹透鏡的難題。