凹凸透镜的物理学原理是什么？ 爱问知识人
凹凸透镜的物理学原理是什么？
玻璃制成的凸透镜凹透镜是两种形状不同的透镜。中间 厚边缘薄的凸透镜，能把物体放大;凹透镜的边缘厚中间薄，能 把物体缩小。下面的实验可以让凸透镜和凹透镜之间互相转化。你不 妨试一试。请你准备一个带盖儿的空玻璃罐头瓶，这是我们的主要实 验仪器。用它可以做出许多有趣的光学实验。
把瓶里灌满水立在桌子上，瓶子就变成了一个凸透镜，严 格地说这是一个柱面透镜，不过它也能放大东西。在一张纸上 写两个一样大的字，把纸放在瓶子的背后。透过瓶子你会看到 字被放大了。把瓶子里的水倒出一半，把写字的纸仍放在瓶子后面，让 一个字在水面上方，另一个字在水面下方，再透过瓶子去看，你 会发现有水的那一个字被放大了，而另一个字没有放大。
你能解释这种现象吗？瓶子向外凸的形状没变，为什么没水的一半 瓶子失去了放大能力了呢？如果把瓶子的盖儿拧紧，躺着放在桌子上，从上往下看。还 可以做一个改变凸透镜放大率的实验。你会发现瓶子里的水 越多，“凸透镜”的放大率越高。下面的实验就更有趣啦！把一个有字的塑料包装纸放在水盆底面，然后把拧紧了瓶 盖的空罐头瓶完全按在水盆里。
当你把这个空瓶子慢慢地按 到水里的时候，透过瓶子看，会发现塑料纸上的字逐渐变小了， 瓶子变成了一个“凹透镜”。凸透镜为什么能变成了“凹”透镜呢？为了解释这种现象，我们再做一个让凸透镜失去放大作用， 既不能放大也不能缩小的实验。你想想应该如何做？把瓶子里装满水，完全按在水盆里，再看，你会发现塑料纸 上的字的大小没有变化。
这样我们用一个普通的瓶子做出了以上五个实验，从不同 的角度研究了透镜。你平常看到的玻璃透镜只有一种放大率，因为它的形状和 折光材料是固定不变的。而这五个实验中我们不仅能改变了 “透镜”的形状，而且还改变了里面的材料。所以呈现出各种各样的光学现象。
在这些有趣的现象背后的物理规律是什么呢？普通的凸透镜是用玻璃做的，它的中间厚边缘薄，又因为 玻璃的折射率比空气的大，这样光线通过凸透镜时便向中间汇 聚，因此透过凸透镜看到的字被放大了。水的折射率比空气大， 所以盛水的瓶子和玻璃凸透镜一样也是一个放大镜。
放躺的 瓶子，里面盛的水不一样多，就相当于透镜的形状在变，水放得 越多，透镜就越厚，汇聚作用就越强，放大的倍数也越大，这说 明凸透镜的放大率与透镜的形状有关。空瓶子内外都是空气，折射率一样。光线通过它时不会发 生折射，因此空瓶子没有放大作用，装满了水的瓶子完全浸在水中，失去放大作用，也是由于内外物质的折射率一样的原因。
这个实验说明了凸透镜的放大作用与制成它的材料的折射率有关。当我们把一个空瓶子按到水里，瓶子的形状虽然是向外凸 的，但是由于瓶内的空气比瓶外水的折射率小，光线的折射情 况刚好相反，对光束起发散作用。因为对光的折射作用与在空 气中的玻璃凹透镜一样，所以看到的东西被缩小了。
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