球面透镜和散光透镜87页PPT

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2、下列说法正确的是：----------（ B ）
A.凸透镜是很厚的透镜，凹透镜是很薄的透镜 B.王奶奶戴的老花镜对光线有会聚作用 C.王小明戴的近视眼镜的镜片中央比边缘厚 D.凸透镜的两个焦距之间的距离叫焦距
2021/3/5
碑廓中学物理教
透镜作图
3. 画出下列图中透镜的入射光线或折射光线的方向。
F
F
F
F
F FF
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FF F
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探究透镜的奥秘
空气 2021/3/1
玻璃
空31 气
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（三）透镜的奥秘
透镜可以看做是由多个棱镜组合而成的，由 于每个棱镜都会使光线向棱镜的底面偏折， 所以凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有
透镜 (一)
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“火”从哪儿来？
暑假的一天，烈日当空，小明和物理兴趣小 组的几个同学到郊外游玩、烧烤。等到点火时， 却发现忘记带火柴了。他们几个的包中只有绳 子、玻璃、放大镜、镜子、纸等物品。后来他 们利用这些物品居然把火生起来了。
他们是用什么方法取火的呢？
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一、透镜的分类
6
议一议：如何辨别凸透镜和凹透镜，你能 想出哪些方法？
方法1： 方法2： 方法3：
“摸一摸”
。
“看一看” 。
“照一照”
。
做一做：近视眼镜的镜片是什么透镜？你能 辨别一下吗？试试看。
想一想:在这些辨别透镜种类的方法中,你认 为哪种方法较好.为什么？

学习方法
学生们分享了自己的学习方法，如通过阅读教材 、观看视频、动手实验等多种途径加深对课程内 容的理解。
学习建议
学生们提出了一些学习建议，如增加实践环节、 提供更多案例等，以帮助更好地掌握和应用所学 知识。
对未来发展趋势的预测
技术创新
随着科技的不断进步，透镜制造技术将不断创新，可能会出现更高 精度、更轻薄的透镜产品。
显微镜在生物医学研究中作用
光学显微镜
利用透镜组合，放大微小物体，观察细胞、组织等结构。
电子显微镜
结合电磁透镜，实现更高倍数的放大，揭示更微观的结构和细节 。
激光共聚焦显微镜
利用特殊透镜和激光技术，实现三维成像和定量分析，用于生物 医学研究中的高精度测量和观察。
06
总结与展望
Chapter
回顾本次课程重点内容
像距、物距和焦距关系
像距v与物距u的关系
当u>2f时，成倒立缩小的实像，v<2f；当u=2f时，成倒立等大的实像，v=2f；当 f<u<2f时，成倒立放大的实像，v>2f；当u=f时，不成像；当u<f时，成正立放大的虚像 。
像距v与焦距f的关系
当v>2f时，成倒立缩小的实像；当v=2f时，成倒立等大的实像；当f<v<2f时，成倒立放 大的实像；当v=f时，不成像；当v<f时，成正立放大的虚像。
Chapter
光学仪器制造过程中透镜使用
显微镜
透镜用于放大微小物体，提高分辨率 和清晰度。
摄影机镜头
透镜组合用于调整光线方向和聚焦， 拍摄清晰图像。
望远镜
透镜用于聚集远处光线，使观察者能 够看到远距离目标。
精密测量设备中透镜作用

什么是透镜
Z弯曲面
透镜
球面
柱面
环曲面
球面透镜的分类
凸透镜
Z中央比边缘厚
凹透镜
Z中央比边缘薄
球镜透镜的屈光力
F2 f2
球镜透镜的屈光力
以球面透镜（第二）焦距的倒数表示
Z公式： F = 1 f
Z单位：屈光度 Z举例：一凸透镜焦距40cm，该透镜的屈光力为多少？
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球镜透镜的屈光力
球面透镜屈光力的规范写法 实际工作中屈光度的增率
基弧 -6.50 -6.00 -5.50 -5.00 -4.50 -4.50 -4.50 -4.00
透镜屈光度 -1.00DS -2.00DS -3.00DS -4.00DS -5.00DS -6.00DS -7.00DS -8.00DS
基弧 +6.50 +6.00 +5.50 +5.00 +4.50 +4.00 +3.50 +3.00
史氏光锥的计算
最小弥散圈位置
Z 最小弥散圈对应 的屈光度为前后 两条焦线对应屈 光度的平均值
最小弥散圈直径
+3.00 +2.00
+3.00
33cm 40cm 50cm
+2.00
+3.00D +2.50D +2.00D
史氏光锥的计算
举例
Z一散光透镜+5.00/+4.00×90，直径40cm，求透镜前 1m处物体发出的光线所成焦线和最小弥散圈的位置和 大小。
Z1/4系统 Z1/8系统
球面透镜的屈光力
球面透镜的叠加
Z两薄透镜紧密叠加 Z叠加的效果相当于两薄透镜屈光力之和

球面透镜
第一节 透镜
透镜的概念 由前后两个折射面组成的透明介质称为透镜(lens),这两 个折射面至少有一个是弯曲面
第一节 透镜
透镜的概念 1、球面：各子午线屈光力相同 2、柱面：一条子午线为直线，与之垂直的子午线屈光力最大 3、环曲面：各子午线屈光力不同，最大与最小屈光力子午线
相垂直 4、非球面：整个表面屈光力不一致 5、平面：可看作特殊的球面（曲率半径无穷大）
已知物体距离+1.00D的凸透镜50cm,求像的位置。 解：根据1/u+1/f=1/v
1/(-0.5)+1=1/v v=-1m （成像在透镜左侧1m处）
第二节 球面透镜
概念 球面透镜(spherical lens)(简 称球镜)指前后表面均为球面,或 一面为球面,另一面为平面的透 镜。
球面透镜
凸凹透镜的凹度大于凸度
光学性质
光学作用-遵从折 射定律
当光线通过双凸透 镜的前后两个面, 都分别发生会聚, 因此双凸透镜使光 线会聚
θ1 θ2
n入<n折 θ1>θ2
θ1
θ2
n入>n折 θ1<θ2
球面透镜的光学作用
当光线通过双 凹透镜的前后 两个面,都分别 发生发散,因此 双凹透镜使光 线发散
光轴上成一个点。
薄透镜的焦点
由光轴上的特定点发出的光线,通过球面透镜后出射为 平行光线,这样的点称为球面透镜的第一焦点（F1）， 也称为物方焦点。
薄透镜的焦点
第一焦点也可定义为与光轴上正无穷远处的像共轭的光 轴上的物点。
环曲面透镜(toric lens) 指一个面是环曲面（轴向上有 最小屈光力≠0，与最大屈光力方向垂直）,另一个面是 球面或平面的透镜。

近功能提供了锻炼机会，所以近视眼很少发生废用性弱视
视力下降
混合性散光的视力变化，尤其是散光的两条子午线上的屈光力基
04
本相等者，常常表现为远视力及近视力均降低。
混合性散光可能除了视力降低外，没有任何其他眼内外病变发
现，即使用试镜片做主观验光，也难以摸索到可靠线索，只
05 有用检影法才可得到肯定的诊断。
（二）泪液透镜矫正散光
01 02
矫正原理
残余散光
03
指数性散光
04
获得性散光
矫正原理
镜片内表面与角膜曲率较平的表 面附着较紧，与角膜曲率较弯的 表面附着较松，其间若填入泪液， 则形成类似交叉圆柱镜的泪液透 镜
残余散光
硬性接触镜优于软性接触镜 软性接触镜低含水量，厚度较大或切削 工艺制作镜片能最大限度实现预期泪液 透镜 条件：配戴眼：角膜散光/非角膜散光
的合量：
D=Dl+Dt+Dc
式中D为戴镜后新的屈光体系屈光力焦度，
Dl为接触镜焦度，Dt为泪液透镜焦度， Dc为角膜原有焦度
泪液透镜焦度 的近似值
Dt n 1 1 n
rl
rc
其中D为泪液透镜焦度，rl为 接触镜后表面曲率半径，rc为 角膜前表面曲率半径，n为泪
液的折射率（为1.336）
指远视视散光轴位为 180o±30o； 指近视散光轴位为 90±30o； 水平向屈光性强，多来自 于晶体状散光，又称间接 散光
指轴位为45o±15o或 135o±15o 多来自于角膜或晶体的混 合散光
四、散光（柱镜）光学成像图
柱镜只对一个方向的光线进行屈 光，对垂直于屈光方向的方向没 有屈光作用。
03 时为92．38％，到80岁时变为14.3％；而反例散光者，则从

复杂成像系统分析方法
成像公式法
利用几何光学中的成像公式，通 过计算得到成像系统的放大倍数
、焦距等参数。
光线追迹法
通过追踪光线在成像系统中的传 播路径，分析光线的会聚、发散
情况，从而得到成像特点。
矩阵光学法
将成像系统中的各个元件用矩阵 表示，通过矩阵运算得到系统的 传输矩阵，进而分析成像特点。 这种方法适用于复杂成像系统的
。
04
凹透镜成像规律及应用
正立缩小虚像条件及特点
条件
当物体位于凹透镜的一倍焦距以内时 。
特点
成正立、缩小的虚像，像与物在同一 侧。
倒立放大实像条件及特点
条件
当物体位于凹透镜的一倍焦距与二倍焦距之间时。
特点
成倒立、放大的实像，像与物分居透镜两侧。
凹透镜在生活和科技中的应用
近视眼镜
利用凹透镜对光线的发 散作用，使成像后移，
透镜焦距和物距关系
01
02
03
04
焦距（f）
焦点到光心的距离。对于凸透 镜，焦距为正；对于凹透镜，
焦距为负。
物距（u）
物体到光心的距离。物体在透 镜的不同位置，成像方式也有
所不同。
像距（v）
像到光心的距离。像距与物距 和焦距有关，满足一定的成像
公式。
成像公式
1/f = 1/u + 1/v。这个公式 描述了物距、像距和焦距之间 的关系，是透镜成像的基本规
THANKS
感谢观看
准备实验器材
包括光源、光屏、透镜、光具座等。
ห้องสมุดไป่ตู้
调整实验装置
将光源、透镜和光屏依次放置在光具 座上，并调整它们的高度和位置，使 它们的中心在同一高度上。

F = (n2-n1)/r = (1.336-1.376)/0.0068 = - 5.88(D）
球镜的面屈光力
例3：水和玻璃之间的界面为凸球面,水的折射率为 1.33,玻璃的折射率为1.53,球面的曲率半径为20cm, 光线从水进入玻璃,则此界面的屈光力为多少?
F = (n2-n1)/r
水
玻璃
= (1.53-1.33)/0.2
概念 球面：由一个圆或一段 弧绕其直径旋转而得
球面透镜的分类
凸透镜(convex lens) 中央厚、周边薄的球镜。凸透 镜对光线有会聚作用,也称为会聚透镜(converging lens)。
凹凸透镜的凸度大于凹度
球面透镜的分类
凹透镜(concav e lens) 中央薄、周边厚的球镜。凹透 镜对光线有发散作用,也发称为发散透镜（diverging lens）
= + 1.00D
球镜的面屈光力
例4：光线从空气经过凹球面进入玻璃,空气折射率为 1.00,玻璃为1.50,界面曲率半径为5cm,则界面的屈光 力为多少?
空气
玻璃 F = (n2-n1)/r
= (1.50-1.00)/(-0.05)
= -10.00D
薄透镜屈光力
如果忽略透镜的中央厚度,透镜的屈光力取决于其前后
透镜的分类
如果中央厚度不能忽略,则称为厚透镜。 对于一般的眼镜片,凹透镜的中央厚度较薄,可以按照薄
透镜的公式计算;而凸透镜,尤其是度数高、中央厚度大、 前后表面较弯的,运用薄透镜的公式则容易造成较大的 偏差。
透镜的成像（薄透镜成像）
相关概念 1.光轴(optical axis) 连接透镜前后表面光学中心的连线 2.焦点（第二焦点，像方焦点，F2）

生活中的物理学
照相机的镜头通常由多片透镜 组成，既有凸透镜也有凹透镜。
生活中的物理学
在现实的生活中利用凸透镜取火的例子 也有很多。曾经有北极科考人员，在考察过 程中将火种遗失。在冰天雪地之中，没有火 做饭，就意味着死亡。最后科考人员用一块 纯净的冰制作了一个凸透镜，利用这块由冰 制成的透镜会聚太阳光后，成功点燃了易燃 物。
课后总结
一、透镜的分类： 凸透镜和凹透镜 二、透镜对光线的作用：
1、凸透镜对光起会聚作用
2、凹透镜对光起发散作用
三、关于透镜的概念：
1、主 光 轴 ---通过两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴。 2、光 心(O) ---主光轴上特殊的点，通过它的光线传播方向
不改变，这个点叫做透镜的光心。
3、焦 点( F) ---平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于主光轴
折射光线相对于原光线的传播方向靠近了主光轴，叫离了主光轴，叫“发散”。
凸透镜的厚薄 影响凸透镜的焦距。 凸透镜的厚度越大， 焦距越小，对光线的 折射能力越强。
1.过光心的光线传播方向不变
2.入射光线平行于主光轴， 折射光线通过另一侧焦点
3.入射光线通过焦点， 折射光线平行于主光轴
凹透镜的示意图
光心(O) 主光轴
C1
C2
透镜对光的作用
观 察 与 思 考
凸 透 镜
1、凸透镜对光线起会聚作用，因此凸透镜也 叫会聚透镜。
F O
f
平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于主轴上的一点，这 个点叫做凸透镜的③焦点（F）(两个焦点)。 焦点到凸透镜光心的距离叫做④焦距( f )(两个焦距)。
如何测凸透镜的焦距？
平行光会聚法测焦距:将凸透镜正对着太阳光，在 透镜的另一侧放张白纸，改变透镜和白纸间的距 离，直到在白纸上找到一个最小最亮的光斑，用 刻度尺量出光斑到透镜的距离即为焦距。

f
❖ 举例：一凸透镜焦距40cm，该透镜的屈光力 为多少？
球镜透镜的屈光力
❖ 球面透镜屈光力的规范写法 ❖ 实际工作中屈光度的增率
1/4系统 1/8系统
球面透镜的屈光力
❖ 球面透镜的叠加
屈光力为F1的球镜和屈光力为F2的球镜叠加
F1 F2 U1 V1 V2
U1 F1 V1 V1 F2 V2 U1 0, F1 V1 V2 F1 F2
U F V
符号规则
❖ 符号规则
光线的方向是从左向右的 距离从透镜向左衡量为负，向右为正
透镜概述
透镜概述
❖ 什么是透镜
透镜的概念
❖ 什么的透镜
至少有一个面是弯曲面 可以改变光束的聚散度
透镜概述
❖ 什么是透镜
弯曲面
球面
柱面
环曲面
球面透镜
❖ 概念：
前后两个面都是球面 一个球面＋一个平面 球面
球面透镜的分类
垂直方向+5.00D
垂直焦线
等效球镜度
❖ 等效球镜度的计算
等效屈光度＝球镜度＋柱镜度
2
❖ 等效球镜度的应用
环曲面透镜
❖ 什么是环曲面透镜
0 0
+2.00
-6.00
+6.00
0 +8.00
-6.00
柱面透镜
环曲面透镜
环曲面透镜
❖ 将球柱面透镜变成环曲面透镜
+2.00／+1.00×180
+8.00
7.75
6.0090 / 6.75180
环曲面透镜的转换
❖ 指定球弧
首先将柱镜符号转换为与球弧符号相反 …… 举例：
❖配镜处方为+1.00／+0.75×90，要求做成球弧为＋ 6.00DS的环曲面透镜，如何转换？

F1

n2
r1
n1
F2

n1
n2 r2
当透镜位于空气中，空气的折射率为1，设透镜的折射率为n， 经推导可得透镜的屈光力公式为：
F (n 1)( 1 1 ) r1 r2
F F1 F2
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COPYRIGHT 2005 视光学技术学院
金陵科技学院视光学技术学院
例题：一等双凹透镜焦距为-16.67cm，与另一透镜相叠接， 共同焦距为+20cm，若两透镜之玻璃折射率为1.6，且相 接密合，求第二透镜另一面之曲率半径。
透镜屈 光力
+8.00 +8.00 +8.00 +8.00 +8.00 +8.00
透镜形式
等双凸 双凸 平凸 浅新月 新月 深新月
金陵科技学院材料工程学二院 、透镜（薄透镜）的光学特性
（一）透镜常用光学名词解释。 1、曲率半径(r)：球面弧的曲率半径。 2、曲率（R）： 球面的弯曲程度。曲率半径越小，曲率越大。 3、曲率中心(c) ： 球面弧的圆心。 4、主光轴 ： 透镜前后两表面曲率中心的联线。 5、透镜的焦点： 光轴上无穷远的物体发出的平行光线通过
视力正常的眼睛，远 点在无穷远处。
2．近点
眼睛能看清的最近的物 体与眼睛之间的距离称为 近点。观察处在近点的物 体时，眼睛处于最大调节 状态。
视力正常的眼睛，近点 距离约为10~12cm。
近视眼及矫正
屈光不正矫正
近点
正常眼近点
远视眼矫正
2
COPYRIGHT 2010 材料工程学院
金陵科技学院材料工程学院
COPYRIGHT 2005 视光学技术学院
金陵科技学院视光学技术学院