三、放大镜

放大镜是焦距不大(约在1 cm~10 cm)的会聚透镜。大家知道,人眼对某物体所感觉到的大小决定于它在视网膜上所成像的大小,而视网膜上像的大小又与物体对眼所张的角度有关。在观察一个微小物体时,大家常常把物体移近眼睛,就是为了增大物体对眼的张角,以便在视网膜上得到较大的像。那么是否可以将物体无限地靠近眼睛而在视网膜上获得很大的像呢?由于受眼的性质的限制,大家不能这样做。当物体到眼睛的距离小于眼的近点时,像将呈现在视网膜的后面,不可能看清物体。所以只有将物体放置在近点处,该物体对眼的张角才是最大的。通常物体应放置在近点以外的明视距离处[见图14-8(a),图中D 表示明视距离,正常人眼的明视距离约为25 cm]。假如将某个小物体放置在明视距离处,他对眼的张角仍嫌小,大家仍然看不清楚,这时可以使用放大镜。

(a)

(b)

图14-8

根据薄透镜成像规律,物体若处于透镜与其焦点之间,可得到正立的虚像,而像处于从镜前直到无限远的广大范围内。如果把一个放大镜放于眼前,而把小物体放于放大镜至焦点之间并靠近焦点的某个位置上,使像呈现在明视距离至无限远之间,眼睛看这样的虚像,一般总能在视网膜上获得清晰的像。由于物体是处于焦点附近的,比处于明视距离对眼具有更大的张角,这就是使用放大镜的道理。图14-8(b)画出了物体放在焦点上,虚像呈现在无限远处的情形。

未置放大镜时,物体放于明视距离G处,对眼的张角为f ,将焦距为f的放大镜置于眼前,物体放于焦点上,对眼的张角为f ¢。放大镜的视角放大率M定义为

                       .                       (14-29)

如果物体的高度y很小,张角f f ¢也都很小,可以近似认为

                       ,

所以放大镜的视角放大率为

                            .                       (14-30)

因为D = 25 cm ,所以通常用的放大镜的视角放大率M 约从2.5至25倍。对于近视眼,D很小,想借助于放大镜看清小物体,收效是不大的。

       
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