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很久很久以前,有一群活泼可爱的小探险家,它们的名字叫小光们。小光们总是喜欢直线前进,速度非常快。它们生活在一个叫做空气王国的地方,这里非常开阔,小光们跑起来毫无阻碍。有一天,小光们来到了一片神秘的边界,边界的另一边是一个叫做水王国的地方。水王国里充满了水,对小光们来说,就像是泥泞的沼泽地,跑起来会变慢很多。
小光勇敢地冲向了神秘的边界!当它从空气中斜着冲入水中时,发生了神奇的事情。小光不再直线前进了!它在边界处改变了方向,向着垂直方向偏转了一些。这就是我们所说的光的折射现象。由于小光在不同介质中的速度不同,在空气中跑得快,在水中跑得慢,所以在边界处它会拐弯。
现在我们来看一个生活中很有趣的现象。当我们把筷子放在水杯里,从侧面看的时候,筷子好像弯了!这是为什么呢?这是因为从水中的筷子反射出来的小光们,当它们从水中进入空气时,发生了折射现象。小光们向外偏折了,所以当这些光线进入我们的眼睛时,我们的大脑会沿着光线的方向反推,误以为筷子向上弯折了。这就是光的折射造成的视觉错觉。
凸透镜就像一个特殊的聚光器!当平行的小光们穿过凸透镜时,神奇的事情发生了:它们会聚集到一个点,这个点叫做焦点。凸透镜有两个焦点,一个在透镜左边叫物方焦点,一个在透镜右边叫像方焦点。焦距就是焦点到透镜中心的距离。正是这个神奇的聚光性质,让凸透镜能够成像,为我们的生活带来了很多便利。
凸透镜的成像规律可以用一句话概括:距离决定一切!当物体距离透镜超过二倍焦距时,会成倒立缩小的实像,这就是照相机的原理。当物体在一倍到二倍焦距之间时,会成倒立放大的实像,这是投影仪的原理。当物体距离小于一倍焦距时,会成正立放大的虚像,这就是放大镜的原理。记住这个口诀:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,实像倒立虚像正,物近像远像变大。
小光们决定勇敢地探险!当它们垂直进入水王国时,方向不会改变,只是速度变慢了。但是当小光们斜着进入时,神奇的事情发生了。从空气斜着进入水中时,小光们会向法线方向弯折。而从水中斜着进入空气时,小光们会远离法线弯折。这就像车轮从平坦的路进入泥地,先接触泥地的轮子变慢,整辆车就会转向泥地那边。这就是著名的折射定律!
现在我们用小光们的故事来解释筷子在水中弯折的现象。当我们把筷子放在水杯里时,从水中筷子反射出来的小光们要穿过水面进入空气。根据折射定律,小光们从水中斜着进入空气时会远离法线弯折,折射角大于入射角。当这些弯折的光线进入我们的眼睛时,我们的大脑会沿着光线的方向反推,认为光是从更高的位置发出的。所以我们看到的筷子就像向上弯折了一样。这就是光的折射造成的有趣的视觉错觉。
凸透镜就像小光们的聚会神器!当平行的小光们从左边穿过凸透镜时,神奇的事情发生了:它们不再平行前进,而是聚集到右边的一个点,这个点叫做焦点。凸透镜有两个焦点,左边的叫物方焦点,右边的叫像方焦点。焦距就是焦点到透镜中心的距离。正是因为凸透镜能让光线汇聚,所以它能够成像,这为我们制造放大镜、照相机、投影仪等光学设备提供了基础原理。
凸透镜的成像规律可以总结为:距离决定一切!物体的位置决定了所成像的性质。当物体距离透镜超过二倍焦距时,会成倒立缩小的实像,这就是照相机的工作原理。当物体在一倍到二倍焦距之间时,会成倒立放大的实像,这是投影仪的原理。当物体距离小于一倍焦距时,会成正立放大的虚像,这就是放大镜的原理。记住这个口诀:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,实像倒立虚像正,物近像远像变大。掌握了这些规律,我们就能理解各种光学仪器的工作原理了。