镜子和透镜被广泛地用来操纵光线,以便根据我们的需要产生物体的图像。镜子和透镜的主要区别在于,镜子是通过反射光来工作的,而透镜是通过折射光来工作的。
镜子通常是由高度抛光的金属表面制成,放在玻璃后面。镜子的工作原理是根据反射定律反射落在上面的光。该定律规定,当光线入射到表面时:
下图说明了平面镜的这一定律。这里,PO是入射光线,OQ是反射光线。
Law of Reflection: The angle of incidence is equal to the angle of reflection
当镜子的表面弯曲时,事情就变得更有趣了。凸面镜是一种向外弯曲的镜子。它产生了放在它前面的物体的缩小的,直立的,虚拟的图像。这些类型的后视镜用于车辆中,为驾驶员提供更大的视野。
Cars use convex mirrors. Hence, “objects in mirror are closer than they appear”.
凹面镜向内弯曲。凹面镜形成的图像的性质取决于物体在镜子前面的位置。如果物体放在镜子和它的聚焦原理之间,就可以观察到虚拟的、直立的、放大的图像。牙科医生使用的口镜是凹面的,用来产生病人牙齿的放大图像。通常,凹面镜也用来放大一个人的脸,而剃须。
A concave mirror can produce a magnified image. Compare with the unmagnified image produced by the plane mirror (in the background)
镜像产生的图像的性质可以用镜像方程来计算。
透镜是一个透明的物体,通过它传输光,其工作原理取决于折射定律(斯内尔定律)。这个定律描述了光线从一种介质传递到另一种介质时的弯曲程度,这取决于两种介质的折射率。不同类型的透镜可以通过组合平面、凸面(向外弯曲)和凹面(向内弯曲)形成。凸面汇聚穿过它的光线,而凹面发散穿过它的光线。下图显示光线通过双凸透镜(左)和双凹透镜(右)时如何折射。
Different types of lenses: the biconvex lens on the left converges rays of light passing through it while the biconcave lens on the right diverges rays of light passing through it.
由透镜形成的图像的精确性质不仅取决于透镜的性质,而且还取决于物体的放置位置。例如,放大镜(它是双凸透镜)可以靠近一个物体来观察物体的虚拟的、放大的和垂直的图像,而同样的透镜可以用来投射放置在远处的物体的真实的、反转的和缩小的图像。反射镜产生的图像的性质可以用透镜方程来计算。
镜片通常用于矫正视力缺陷。例如,凹透镜可以用来矫正近视,而凸透镜可以用来矫正长视。
镜子通过反射入射到镜子上的光来工作。
透镜通过折射穿过它们的光来工作。
镜子通常由放置在玻璃后面的高度抛光的金属表面组成。
透镜通常是弯曲的玻璃或塑料片。
利用镜像方程对镜像的性质进行了计算。
利用透镜方程计算透镜形成的图像的性质。
图片提供:
Johan Arvelius(自己的作品)[CC by-SA 3.0],通过Wikimedia Comm***“入射角等于镜子上的反射角”
Shawn Carpenter的“镜子中的物体”(自己的作品)[CC by-SA 2.0],通过flickr
“丹佛:放大镜”作者:Eli Duke(自己的作品)[CC by-SA 2.0],通过flickr
用户Fir0002在en.*********上的“凸透镜”(http://en.*********.org/wiki/Image:Large_convex_lens.jpg)[CC BY-SA 3.0],通过Wikimedia Comm***(修改)
用户Fir0002在en.*********上的“凹透镜”(最初来自en.*********;说明页位于此处[CC BY-SA 3.0],通过Wikimedia Comm***(已修改)
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