凸透镜和凹透镜：它们到底有啥不同？

【来源：易教网 更新时间：2025-04-09】

大家有没有想过，为什么望远镜能让我们看到远处的星星，而近视眼镜却能让模糊的世界变得清晰？其实，这背后都离不开两种神奇的小玩意儿——凸透镜和凹透镜。别看它们长得差不多，功能可大不相同！今天咱们就来聊聊它们的区别，顺便用简单的话解释一下它们的工作原理。

先认识一下凸透镜

凸透镜是个“胖肚子”的家伙，中间厚、边缘薄。你可以把它想象成一个鼓起来的小球片。光线穿过它的时候会发生折射（也就是弯折），然后这些光线会聚到一点上。这个点叫焦点，而且是实焦点哦！

- 特点1：会聚光线

当平行光射向凸透镜时，所有的光线都会乖乖地汇聚到焦点上。这就是为什么凸透镜被称为“会聚透镜”。

- 特点2：形成实像

如果你把物体放在凸透镜前面，并且位置合适，就能在另一侧看到一个倒立的实像。这种实像是可以投影到屏幕上的，比如电影放映机就是这么干的。

- 用途广泛

凸透镜在生活中很常见。显微镜、望远镜、放大镜……甚至你的手机摄像头里都有它的身影。它最大的本事就是放大东西，让你看得更清楚。

举个例子吧。假设你在野外迷路了，想生火取暖但没打火机。如果你随身带了一块凸透镜，那就可以利用太阳光聚焦点燃干草。是不是很酷？

再看看凹透镜

凹透镜正好相反，它是“瘦肚子”，中间薄、边缘厚。你可以把它比作一个凹进去的小碗。光线穿过它后，不会乖乖聚拢，而是四散开来。

- 特点1：发散光线

凹透镜会让光线变得“调皮”，不再集中，而是朝各个方向跑开。所以它也叫“发散透镜”。

- 特点2：只能形成虚像

因为光线被分散了，凹透镜无法形成实像，只能生成正立、缩小的虚像。这种虚像是不能直接投影出来的。

- 用途也不少

虽然凹透镜看起来没那么“厉害”，但它也有自己的舞台。比如近视眼镜就是用凹透镜做的，因为它可以帮助矫正视力，让光线重新聚焦到视网膜上。另外，在一些复杂的光学仪器中，比如望远镜的目镜，也会用到凹透镜。

举个生活中的例子。如果你是个近视眼，摘下眼镜看东西会觉得模糊。这是因为没有凹透镜的帮助，进入眼睛的光线没法正确聚焦。戴上眼镜后，问题就解决了。

凸透镜 vs 凹透镜：谁更牛？

其实，凸透镜和凹透镜各有千秋，不能简单地说谁更厉害。关键是要看应用场景。

- 凸透镜的优势

- 能够放大物体。

- 可以形成实像，用于投影或观察。

- 对光线起会聚作用，适合需要聚焦的地方。

- 凹透镜的优势

- 能够发散光线。

- 适合矫正视力问题，如近视。

- 在复杂光学系统中起到调节作用。

举个有趣的组合案例：望远镜。望远镜通常由凸透镜和凹透镜共同组成。物镜（靠近目标的一端）用的是凸透镜，用来收集远处的光线并形成实像；目镜（靠近眼睛的一端）则用凹透镜，用来调整图像大小和视角。这样配合起来，我们才能看清遥远的天体。

公式时间：数学角度理解透镜

如果喜欢数学的朋友可能会问：“这些现象有没有科学依据？”答案当然是有的！我们可以用公式来描述凸透镜和凹透镜的行为。

对于凸透镜来说，有一个经典的成像公式：

\[\frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v}\]

其中 \( f \) 是焦距，\( u \) 是物体距离，\( v \) 是像距。通过这个公式，我们可以计算出像的位置和大小。

而对于凹透镜，由于它只形成虚像，公式稍有不同：

\[\frac{1}{f} = \frac{1}{u} - \frac{1}{v}\]

这里需要注意的是，凹透镜的焦距 \( f \) 是负值，因为它是发散透镜。

虽然公式看起来有点复杂，但其实只要记住一点就够了：凸透镜让光线汇聚，凹透镜让光线发散。

动手实验：感受透镜的魅力

如果你想亲自体验一下凸透镜和凹透镜的不同效果，可以尝试以下小实验：

1. 准备材料

找一块凸透镜（比如放大镜）和一块凹透镜（比如老式的眼镜片）。如果没有现成的，也可以用水滴模拟凸透镜，用勺子背面模拟凹透镜。

2. 测试凸透镜

把凸透镜对着阳光，调整角度，直到地面出现一个亮点。这个亮点就是焦点。如果放一张纸在那里，甚至可以把纸点燃！

3. 测试凹透镜

拿着凹透镜看远处的物体，你会发现图像变小了，而且是正立的。试着移动透镜，你会发现无论如何都无法得到实像。

4. 组合使用

把凸透镜和凹透镜叠在一起，观察它们如何改变光线路径。你会发现，两者的结合会产生意想不到的效果。

选择合适的工具

凸透镜和凹透镜就像两位性格迥异的朋友。凸透镜擅长聚焦和放大，是“实干家”；凹透镜则擅长发散和矫正，是“调解员”。两者单独使用已经很棒了，但如果搭配起来，还能创造出更多奇迹。

下次当你拿起一副眼镜或者望远镜时，不妨停下来想一想：这里面藏着多少智慧和科学啊！无论是探索宇宙还是改善生活，透镜都在默默发挥着重要作用。希望今天的分享能让你对它们多一分了解，也多一分欣赏。

送给大家一句话：科学无处不在，只要你愿意去发现！