會(huì)聚與發(fā)散涵義須弄清

□傅炳勝

會(huì)聚與發(fā)散涵義須弄清

□傅炳勝

凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，這是同學(xué)們都熟知的重要的光學(xué)性質(zhì).但是當(dāng)遇到具體問題讓同學(xué)們進(jìn)行判斷時(shí)，卻常常容易出錯(cuò)，這是由于沒有準(zhǔn)確把握會(huì)聚和發(fā)散作用的實(shí)質(zhì)所致.那么，究竟如何才能找到判斷透鏡對(duì)光線會(huì)聚或發(fā)散作用的方法呢？

一般我們可將光束分為平行光束、會(huì)聚光束和發(fā)散光束三種.光線平行的叫做平行光束（如圖1-甲所示）；光線的正向延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)的光束叫做會(huì)聚光束（如圖1-乙所示）；光線的反向延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)的叫做發(fā)散光束（如圖1-丙所示）.

圖1

一平行于主軸的光束經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚于焦點(diǎn)上成為會(huì)聚光束，我們就說凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用.這是因?yàn)橥雇哥R使每一條光線都向靠近主軸的方向偏折的緣故，如圖2所示.那么是否只有折射光線成為會(huì)聚光束才算凸透鏡的會(huì)聚作用呢？

圖2

圖3

如圖3所示，圖甲中凸透鏡使發(fā)散光束變?yōu)槠叫泄馐?，圖乙中凸透鏡使平行光束變?yōu)闀?huì)聚光束，圖丙中凸透鏡使發(fā)散光束變?yōu)闀?huì)聚光束.仔細(xì)觀察這三種情況你會(huì)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過透鏡折射后的光線都比原來更靠近主光軸了，所以它們都屬于凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用.

不僅如此，還存在發(fā)散光束經(jīng)凸透鏡折射后仍為發(fā)散光束，會(huì)聚光束經(jīng)凸透鏡折射后仍為會(huì)聚光束的情況，這也可能是凸透鏡對(duì)光束起會(huì)聚作用的結(jié)果.由此可見，判斷透鏡是否對(duì)光束起到了會(huì)聚作用，關(guān)鍵要看光束經(jīng)透鏡折射后的光線是否向主軸偏折了.

圖4

一平行于主軸的光束經(jīng)過凹透鏡折射后，折射光線的反向延長(zhǎng)線交于凹透鏡的虛焦點(diǎn)上，我們就說凹透鏡對(duì)光線具有發(fā)散作用.這是因?yàn)榘纪哥R使每一條光線都向遠(yuǎn)離主軸的方向偏折的緣故，如圖4所示.

如圖5所示，圖甲中凹透鏡使會(huì)聚光束變?yōu)槠叫泄馐?，圖乙中凹透鏡使平行光束變?yōu)榘l(fā)散光束，圖丙中凹透鏡使會(huì)聚光束變?yōu)榘l(fā)散光束.這三種情況凹透鏡對(duì)光線起的都是發(fā)散作用.

圖5

同理，還存在會(huì)聚光束經(jīng)凹透鏡折射后仍為會(huì)聚光束，發(fā)散光束經(jīng)凹透鏡折射后仍為發(fā)散光束的情況，這也可以是凹透鏡對(duì)光束起發(fā)散作用的結(jié)果.由此看來，判定透鏡對(duì)光是否起發(fā)散作用，關(guān)鍵是要看透鏡是否使光線向遠(yuǎn)離主軸方向偏折了.

例（2014·菏澤）在如圖6所示的光路圖中，分別填入合適的透鏡.

圖6

解析：判斷透鏡類型的關(guān)鍵是判斷透鏡對(duì)光的作用，如果光線被會(huì)聚了就是凸透鏡，如果光線被發(fā)散了就是凹透鏡.第一個(gè)圖中平行光經(jīng)透鏡折射后變得會(huì)聚，因此該透鏡對(duì)光線起會(huì)聚作用，為凸透鏡；第二個(gè)圖的折射光線比起入射光線更加遠(yuǎn)離主光軸了，所以這個(gè)透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，因此應(yīng)填凹透鏡.

答案：如圖7所示.

圖7

點(diǎn)撥：此類光學(xué)暗盒題考查大家運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力，對(duì)考生的判斷能力要求較高，要求考生熟練掌握各種光學(xué)元件的光學(xué)特點(diǎn).