第二節 用作圖法找出透鏡的像
示範:物體與凹透鏡的相距任意


如何找出凹透鏡成像的位置和性質呢?若已知凹透鏡的焦距,只要利用凹透鏡作圖法則、遵循下方步驟般繪製光線圖(),便能找出物體的像,進而將能歸納出成像的特性(特性於下一節討論):

  1. 首先繪畫凹透鏡符號及主軸,根據該凹透鏡已知的焦距,在透鏡兩邊的主軸上記下主焦點的位置。
  2. 接着,以一直立的箭咀代表物體,定為 \(\text{O}\) 點;
  3. 應用凹透鏡作圖法則,選用其中一項。如繪出其中一條由箭咀頂端發出、平行於主軸然後通過凹透鏡的光線。這光線通過透鏡後,方向會改變,有如從主焦點 \(\text{F’}\) 射出來。
  4. 再次應用凹透鏡作圖法則,但選用另一項。如繪出另一條由箭咀頂端發出、射向光心,然後通過凹透鏡的光線。
  5. 把通過凹透鏡的光線向後延長後,可找出相交點,稱這點為 \(\text{I}\) 點。這相交點就是像的頂端。如此一來,便可於該處繪出代表像的箭咀了。

留意上方是從 3 項作圖法則中,選了其中兩項法則來繪畫光線圖。事實上,只需運用任意兩項,都會得出相同的結果()。值得一提,雖然只繪出了來自物體頂端的兩條光線,但緊記來自該點而通過透鏡的光線,實際上是數之不盡的();再者,除物體的頂端外,物體的其他位置上也會發出光線()。


圖 i、ii、iii、iv、v 是繪畫凹透鏡光線圖以找出成像特性的步驟,請配合課文中有關的敘述閱讀。留意在最後的圖 v,由於光線是從 \(\text{O}\) 點物體的頂端發出,當以垂直於主軸的箭咀來表示位於 \(\text{I}\) 點的像時,箭頭末端就是光線的交點位置、而箭咀尾部連於主軸
的示範,我們只是用了凹透鏡作圖法則的其中兩項法則,就是上一節的法則 1 和法則 3 來繪畫光線圖。如果用餘下的一項法則作圖,繪出從 \(\text{O}\) 點射向另一邊主焦點的光線,再把通過透鏡後平行於主軸的光線向後延長,就會發現這光線也似是從 \(\text{I}\) 點射出來。故在繪畫凹透鏡光線圖時,任意使用三項法則其中任何兩項,都會得出相同的結果
從 \(\text{O}\) 點發出及通過凹透鏡的光線是數之不盡的。留意在作圖法則所指的,只是當中其中幾條光線而已
由於物體其他位置上的各點也會發出光線,我們也可如對應的步驟 iii 至 v 般、再繪畫光線,找出於物體其他位置上各點的像
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