雙凹透鏡

雙凹透鏡

雙凹透鏡與平凹透鏡類似,焦距為負,可是平行入射的光線向外發散,雙凹透鏡的兩個側面曲率半徑相等,一般用於擴束光線和投影等。

雙凹透鏡的焦距


如圖所示,與雙凹透鏡的前凹面相應的球面半徑為,與雙凹透鏡的后凹面相應的球面半徑為 。
雙凹透鏡
雙凹透鏡
作輔助線如虛線所示,則雙凹透鏡可看作是兩個平凹透鏡的組合,且
(該式仍利用了 )。於是可得, 。

原理


雙凹透鏡成像的幾何作圖與凸透鏡者原則相同。從物體的頂端亦作為兩條直線:一條平行於主光軸,經過雙凹透鏡後偏折為發散光線,將此折射光線相反方向返回至主焦點;另一條通過透鏡的光學中心點,這兩條直線相交於一點,此為物體的像。

雙凹透鏡與平凹透鏡的區別


凸凹透鏡用於近視鏡;凹凸透鏡用於老花鏡;平凸透鏡用於儀器或放大;平凹透鏡用於儀器。
平凹透鏡是指一面凹、一面平的透鏡,而雙凹透鏡則是兩面都凹的透鏡。
平凹透鏡
平凹透鏡
平凹透鏡的焦距:
如圖所示,入射角為的入射光線(CB 為法線),經平凹透鏡的凹面折射后,成為折射角為 n 的出射光線BD,其反向延長線與主軸的交點便是虛焦點。仿照對平凸透鏡的討論,仍可得 ,但考慮到凹透鏡焦距為負值,故

用途


其兩面曲率中心之連線稱為主軸,其中央之點O稱為光心。通過光心的光線,無論來自何方均不折射。平行主軸之光束,照於凹透鏡上折射後向四方發散,逆其發散方向的延長線,則均會於與光源同側之一點F,其折射光線恰如從F點發出,此點稱為虛焦點。在透鏡兩側各有一個。雙凹透鏡又稱為發散透鏡。凹透鏡的焦距,是指由焦點到透鏡中心的距離。透鏡的半徑越大其焦距越長,如為薄透鏡,則其兩側之焦距相等。
在光疏介質中使用時,能對入射光束起發散作用,故又稱發散透鏡。又因其焦距為負,又稱負透鏡。對薄的凹透鏡,成像公式、橫向放大率公式和符號法則均與凸透鏡同。
雙凹透鏡所成的像總是小於物體的、直立的虛像,雙凹透鏡主要用於矯正近視眼。近視眼主要是由於晶狀體的變形,導致光線過早的集合在了視網膜的前面。雙凹透鏡則起到了發散光線的作用,雙凹透鏡成一個正立、縮小的虛像,,使像距變長,恰好落在視網膜上了。