狐狸貓和麥麥拿著放大鏡在陽光下把玩著

他們驚訝的發現

放大鏡除了能夠放大書本上的字之外

當他們把放大鏡拿得離書本越來越遠的時候

居然還看到了縮小的像

不僅如此 麥麥還發現當放大鏡在某個高度時

書上就會出現一個好亮的光點

就算把放大鏡翻面 這個亮點也還是存在

狐狸貓仔細瞧了瞧放大鏡

發現放大鏡是個中間厚 周圍薄的凸透鏡

狐狸貓們好奇

為什麼凸透鏡能把太陽光收斂成一個光點呢

螢幕前的你

還記得在上一部影片中學到的光折射現象嗎

請利用之前學到的知識

和狐狸貓們一起解決剛剛的疑惑吧

光從空氣進入固態介質時

光速會變慢 折射線會偏向法線

而光從固態介質回到空氣時

光速變快 折射線會偏離法線

這樣的效果造成平行光入射凸透鏡後

光線會向內會聚

或者更精準的說 平行光會聚焦到一個點上

我們稱這個點為凸透鏡的焦點

而因為凸透鏡是對稱 的

因此在凸透鏡的兩邊會各有一個焦點

為了簡化做圖 當平行光入射凸透鏡後

我們直接將光的轉折畫在透鏡的中心線上

光經過中心線後 就會會聚到焦點上

解惑了光點的出現之後

狐狸貓們接下來想了解

為什麼放大鏡居然可以看到縮小的像呢

回答這個問題 我們需要先來了解凸透鏡是如何成像的

決定物體經過凸透鏡的成像位置

只需要物體上任何一個點發出的兩條光線路徑就可以了

假設我們已知凸透鏡兩側的焦點位置

並把焦點標誌為f

且有一個物體在凸透鏡的左側

物體頂端的一點發出一條平行光

經過透鏡後會會聚到焦點上

這是我們需要的第一條光的路徑

第二條的光路徑 是通過透鏡中心的射線

當光穿過透鏡中心時

此處透鏡兩側幾乎是相互平行的玻璃

因此光的行徑路線不太會改變 光會筆直的穿過透鏡中心

這兩條光路徑在透鏡的右側交會

我們就能畫出物體的成像了

運用這些觀念

我們就能理解放大鏡到底是如何達到放大功用的

麥麥發現

只有當物體在凸透鏡的焦點內時

看起來才有正立放大的效果

狐狸貓試著畫出兩條光路徑

第一條是平行光會聚到焦點上

第二條是穿過透鏡中心的直線

狐狸貓發現 兩條光線在凸透鏡的右側並沒有交集

因此無法形成實像

但當眼睛在透鏡的右側

則眼睛看到的會是兩條光線往後延伸的交集

也就是一個放大正立的虛像

而這就是放大鏡有放大效果的原因

瞭解凸透鏡的放大成像後

親愛的你 能不能和狐狸貓們一起試著去解答

為什麼凸透鏡也可以有縮小的成像呢

狐狸貓提議

可以試著把物體在各個位置的成像都畫畫看

螢幕前的你 也一起來和狐狸貓完成這項挑戰吧

所以 只要當物體在放大鏡的兩倍焦距外

看到的成像就會是縮小的倒立實像喔

麥麥進一步發想

有凸透鏡的話 應該就有凹透鏡吧

那麼平行光入射凹透鏡時 會發生什麼事呢

麥麥拿起紙筆開始作畫

物體的光線平行射入凹透鏡時

根據光的折射定律 進入透鏡時光會偏向法線

而穿出透鏡時會偏離法線

因此平行光入射凹透鏡時會往外發散

而且 如果將這條發散光線往前延伸

會發現延伸線其實會交於凹透鏡的焦點

學完這麼多關於透鏡的知識

和狐狸貓們一起來做個小測驗吧

狐狸貓們將今天學到的知識 做了一個重點整理

平行光經過凸透鏡後會聚焦於焦點上

平行光經過凹透鏡後會向外發散

最後 和狐狸貓們一起來腦力激盪吧

最常見的凹透鏡其實就是近視眼鏡

而凹透鏡的成像性質是什麼呢

是虛像還是實像

是放大還是縮小

試著利用今天學到的成像做圖 來了解眼鏡的成像吧