棱镜、光线、光的折射

当太阳光穿过三棱镜时……

你知道“棱镜”吗？

以前，在初中的物理课上，讲解光的原理时常常会用到棱镜，最近它却好像从教科书上消失了。棱镜是由玻璃等透明的材料制成的，可让光线从中穿透的三角柱状物体。光线通过棱镜时，会发生折射现象。

我们可以通过棱镜来观察点燃的蜡烛，蜡烛发出的光线会被棱镜折射，使我们观察到的蜡烛的像移动至顶角的位置。

假设该棱镜是由同一种材质的玻璃制成的，那么棱镜的顶角越大，其对光的折射就越明显，光线弯折的角度就越大。

而顶角越小的话，光的折射就越弱，光线弯折的角度也就越小。

凸透镜可以让光线汇聚，凹透镜可以让光线发散

两侧呈球面形状的透明体叫作“透镜”。虽然也有一侧是球面，而另一侧是平面的透镜，但是本书中主要介绍的是两侧同为球面的透镜。

中央较厚、边缘较薄的透镜叫作“凸透镜”，而中央较薄、边缘较厚的透镜叫作“凹透镜”。凸透镜可以让光线汇聚，因此也被称为“汇聚透镜”；而凹透镜能够让光线向广阔的方向发散，因此也被称为“发散透镜”。

前面已经说过，棱镜拥有将光线进行折射的作用，那么，透镜也可以理解成是由很多的棱镜组合而成的物体。比如，凸透镜就像是由中央较厚的多个棱镜组成的，而凹透镜则像是由边缘较厚的多个棱镜组成的。

如下页图所示，按光线折射的程度，可将组成透镜的棱镜分为A、B、C、D四种，其中顶角较大的A棱镜，其对光的折射程度最大，然后依次是B棱镜和C棱镜，而D棱镜由于其两侧都是平行的矩形，因此可不考虑其对光线的折射作用。

如果将荧光灯的光线汇聚的话……

相信很多人都做过下面这个实验吧。用放大镜将太阳光聚集在一张涂成黑色的纸上，后者会冒烟并且最终燃烧起来。太阳光所聚集的那个点被称为“焦点”。因为，太阳光经过凸透镜后，被汇聚在黑纸的这个点上。

那么，如果用凸透镜将细长的荧光灯所发出的光线进行汇聚的话，纸上的焦点会呈什么形状呢？会和太阳光一样，形成一个小圆点吗？

如果你手头有放大镜的话，不妨亲自尝试一下。光线被汇聚后会形成一个清晰的像，这个像的形状刚好与荧光灯的形状一模一样。

也就是说，荧光灯发光的部分在焦点的位置形成了一个对应的像。

那么如果是普通的电灯泡，结果又会怎样呢？当使用磨砂玻璃灯泡时，会在焦点的位置映射出整个灯泡的形状。而那种用透明玻璃制成的、可以看见其中灯丝的灯泡，则会在焦点位置清晰地映射出发光的灯丝的像。

这样看来，当太阳光被汇聚时所形成的小圆点，实际上应该就是太阳的像。

假如，当日食发生时太阳被遮挡的话，用凸透镜汇聚太阳光，也会映射一个不完整的太阳的像。

另外，也可以尝试用月亮来进行实验。由于月亮本身是不会发光的，我们之所以能看见它，完全是因为月亮反射了照在其上的太阳光。虽然月亮反射的光线比起太阳光来要弱不少，但我们仍然可以尝试用凸透镜来汇聚月光。半月时会形成半月形状的像，月牙儿时则会形成月牙儿形状的像。

怎么样？快趁某个有月亮的晚上，尝试做一做这个实验吧！