中學物理中的光學元件很多,有平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、三稜鏡、凸透鏡、凹透鏡、平行板玻璃磚等。
從光學原理上分類,有利用光的反射定律工作的,像平面鏡、凹面鏡、凸面鏡,有利用折射規律工作的,像三稜鏡、凸透鏡、凹透鏡、平行板玻璃磚等。
從對光線所起作用角度分類,有對光起會聚作用的,像凹面鏡、凸透鏡,有對光線起發散作用的,像凸面鏡、凹透鏡,有對光既不起會聚作用也不起發散作用的,像平面鏡、平行板玻璃磚。平行板玻璃磚不改變光的傳播方向,但會引起光線有側向平移。
三稜鏡在中學裡主要用來色散和改變光路,像等腰直角三稜鏡,若光垂直於腰入射,在斜面處就發生全反射,最後光垂直於另一個腰射出,它能像平面鏡一樣用來改變光路。比如潛望鏡是由兩個反射面相對且平行的平面鏡組成,而實際的潛望鏡可以用兩個等腰直角全反射三稜鏡來代替平面鏡。三稜鏡色散時光向底邊偏折。
關於成像,平面鏡只能成正立等大的虛像,但要注意人照臉時看到的像是左右倒置的。凸透鏡和凹面鏡成像規律類似,要分區間討論。凹透鏡和凸面鏡成像規律類似,總是成正立縮小的虛像,與物體位置無關。平行板玻璃磚成等大虛像,我們透過窗玻璃看外面的景物還是正立等大的,但像的位置不在原來物處,具體位置與觀察者看的方向稍有關係。三稜鏡成正立虛像,像的位置向頂角偏移。
以上所有規律都可以用畫光路圖的方法分析得到,所謂幾何光學,肯定是離不開幾何畫圖的。
下面有個透過柱形水杯看圖片的題目,水杯在豎直方向是等厚的,相當於平行板玻璃磚,在水平方向是中央厚邊緣薄,相當於凸透鏡,所以它一身集兩個光學元件的作用。根據上面的題目自己解答。
答案是B