如何作透鏡的光路圖

楊黎娜

光學作圖題主要通過作圖來考查同學們對光的傳播規律的掌握程度，代表光線的帶箭頭的直線是最基本的作圖元素，透鏡是利用光的折射規律工作的，透鏡分為凸透鏡、凹透鏡兩類。凸透鏡和凹透鏡對光線作用的特點是作透鏡光路圖的核心內容，下面我們分兩類來細說。

根據透鏡對光的作用作圖

凸透鏡對光有會聚作用，當光通過凸透鏡后，折射光線會向較厚的中央方向偏折。折射光線更靠近主光軸，通過凸透鏡的折射光線相對入射光線而言，會聚了一些，凸透鏡不僅對平行光束有會聚作用，對發散光束也有會聚作用，所謂“會聚作用”，并不代表通過凸透鏡后的折射光線都是會聚光束。

凹透鏡對光線有發散作用，當光通過凹透鏡后，折射光線會向較厚的邊緣方向偏折，折射光線更遠離主光軸，通過凹透鏡的折射光線相對入射光線而言，發散了一些，凹透鏡不僅對平行光束有發散作用，對會聚光束也有發散作用，所謂“發散作用”，并不代表通過凹透鏡后的折射光線都是發散光束。

例1根據入射光線和折射光線，在圖1中的虛線框內畫出適當類型的透鏡。

解析：將一條入射光線用虛線延長后，觀察發現經過透鏡折射后的光線跟入射光線的延長線相比更靠近主光軸，所以該透鏡對光有會聚作用，應填凸透鏡。

答案：如圖2所示，根據三條特殊光線作圖

透鏡光路圖中的三條特殊光線，是過透鏡諸多光線中最具代表意義的光線，要準確理解和掌握其畫法。

凸透鏡的三條特殊光線是：（1）平行于凸透鏡主光軸的光線經凸透鏡折射后通過焦點，（2）過光心的光線經凸透鏡折射后傳播方向不變，（3）從焦點發出的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸射出。

凹透鏡的三條特殊光線是：（1）平行于主光軸的光線經凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點，（2）過光心的光線經凹透鏡折射后傳播方向不變，（3）延長線過另一側焦點的光線經凹透鏡折射后平行于主光軸射出。

根據三條特殊光線作圖可分為兩種情況：

1.常給出透鏡種類和入射光線或出射光線，讓完成光路圖，

例2（2019·南京）完成圖3中的光路，

解析：本題是對凹透鏡三條特殊光線的直接考查，凹透鏡對光線有發散作用，延長線過另一側焦點的光線經凹透鏡折射后將平行于主光軸射出。

答案：如圖4所示，

2.給出光源和像，讓作出凸透鏡位置及焦點。

作透鏡光路圖我們一定要注意：

（1）要借助工具作圖。作圖一定要規范，

（2）實際光線畫帶箭頭的實線。不是實際光線畫虛線，虛線不帶箭頭，

（3）光線與光線之間要連接好。不要斷開，

（4）點光源5經凸透鏡成像的像點S′是S發出的所有光經凸透鏡折射后會聚而成的，所以S發出的任何一條光線經凸透鏡折射后都過像點s′，例如物體在凸透鏡的2倍焦距處時像也在2倍焦距處，所以從凸透鏡2倍焦距處發出的光經凸透鏡折射后過另一側的2倍焦距處。