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凹透镜成像和凸透镜成像的生活应用有哪些

上文我们已经学习了凹透镜和凸透镜成像法则和光路作图,我们知道当物距和焦距之间关系不同时,会呈现不同的像。影响它的大小、正立或倒立、虚像或实像,有时甚至无法成像。现实中,我们也通过各个情况下,不同透镜的成像特性,应用在生活中的方方面面。本文我们就带大家来了解一下凹凸透镜分别在我们生活中有哪些应用。

凹透镜成像的应用

1.猫眼

工作原理:猫眼是由两块透镜组合而成,靠门外的是一个凹透镜L1,靠门内的是一个凸透镜L2。

如图1,当我们从门内向外看时,物镜L1是凹透镜,目镜L2是凸透镜。物镜L1的焦距极短,它将室外的人或物AB成一缩得很小的正立虚像A′B′,此像正好落在目镜L2的第一焦点之内,L2起着放大镜的作用,最后得到一个较为放大的正立虚像A″B″,此像恰又成在人眼的明视距离附近,对于门外的情况就看得清楚了。

凹透镜成像的应用图解

 

如图2当从门外向门内看时,L1变成了目镜,L2则成了物镜,室内的景物AB,通过会聚透镜L2后的折射光束本应生成倒立的实像A′B′,但在尚未成像之前就落到发散透镜L1上,由于 L1的焦距极短,最后得到的正立虚像A″B″距目镜L1很近,只有2~3cm,又由于门镜的孔径很小,室外的人不得不贴近目镜 L1察看,这样人眼与像A″B″之间的距离,也只不过2~3cm,这个距离远小于正常人眼的近点,因此对于室外的窥视者,室内的一切当然也就“视而不见”了。

猫眼的工作原理

 

 

2.近视镜

工作原理:平行光线进入眼球,经晶状体将光线汇聚到视网膜上,此时晶状体的焦点正在视网膜上而近视时,晶状体的焦点在视网膜前方(可以想象为晶状体将光线汇聚过度了),于是看东西就不清楚。在眼镜前面加一片凹透镜,将外面的平行光线先发散,再传入眼镜,矫正了过度汇聚的光线,使得光线经过晶状体后能够被汇聚到视网膜上,于是就看清楚了

凸透镜成像的应用

1.放大镜

工作原理:为看清楚微小的物体或物体的细节,需要把物体移近眼睛,这样可以增大视角,使在视网膜上形成一个较大的实像。但当物体离眼的距离太近时,反而无法看清楚。换句话说话,要明察秋毫,不但应使物体对眼有足够大的张角,而且还应取合适的距离。显然对眼睛来说,这两个要求是相互制约的,若在眼睛前面配置一个凸透镜便能解决这一问题。凸透镜是一个最简单的放大镜,其原理是:当物体位于凸透镜1倍焦距以内,成放大正立的虚像。原理图如下所示:

放大镜成像原理图

2.照相机

工作原理:照相机的镜头是凸透镜,来自物体的光经过镜头后会聚在胶片上,成倒立、缩小的实像。在初中在做“凸透镜成像规律”实验时,蜡烛到凸透镜的距离大于二倍焦距,则光屏上呈现倒立的、缩小的实像,照相机成像原理与这个实验原理相同。其实,我们的眼睛就类似一台照相机。眼睛里的晶体等结构相当于照像机镜头,视网膜相当于底片。照相机成像原理图如下:

凸透镜成像的应用

3.投影仪

工作原理:投影仪中的镜头相当于一个凸透镜,当物体位于凸透镜的二倍焦距与一倍焦距之间(2f>u>f)时,来自投影片上物体的光,通过凸透镜形成物体的倒立的、放大的实像。最后再经过平面镜改变光的传播方向,使其在屏幕中成像。投影仪成像原理图如下:

投影仪原理图

这里要注意:我们可能会疑惑投影仪的像不是“正”的吗?和凸透镜在f<u<2f条件下的倒立矛盾,那是因为我们在放置投影仪时颠倒了上下的位置。

以上就是我们常见的凹透镜、凸透镜成像的生活应用。通过透镜的成像原理,我们还可以留意发现更多生活中的应用。

                       

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