如何作透镜的光路图

杨黎娜

光学作图题主要通过作图来考查同学们对光的传播规律的掌握程度，代表光线的带箭头的直线是最基本的作图元素，透镜是利用光的折射规律工作的，透镜分为凸透镜、凹透镜两类。凸透镜和凹透镜对光线作用的特点是作透镜光路图的核心内容，下面我们分两类来细说。

根据透镜对光的作用作图

凸透镜对光有会聚作用，当光通过凸透镜后，折射光线会向较厚的中央方向偏折。折射光线更靠近主光轴，通过凸透镜的折射光线相对入射光线而言，会聚了一些，凸透镜不仅对平行光束有会聚作用，对发散光束也有会聚作用，所谓“会聚作用”，并不代表通过凸透镜后的折射光线都是会聚光束。

凹透镜对光线有发散作用，当光通过凹透镜后，折射光线会向较厚的边缘方向偏折，折射光线更远离主光轴，通过凹透镜的折射光线相对入射光线而言，发散了一些，凹透镜不仅对平行光束有发散作用，对会聚光束也有发散作用，所谓“发散作用”，并不代表通过凹透镜后的折射光线都是发散光束。

例1根据入射光线和折射光线，在图1中的虚线框内画出适当类型的透镜。

解析：将一条入射光线用虚线延长后，观察发现经过透镜折射后的光线跟入射光线的延长线相比更靠近主光轴，所以该透镜对光有会聚作用，应填凸透镜。

答案：如图2所示，根据三条特殊光线作图

透镜光路图中的三条特殊光线，是过透镜诸多光线中最具代表意义的光线，要准确理解和掌握其画法。

凸透镜的三条特殊光线是：（1）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，（2）过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变，（3）从焦点发出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出。

凹透镜的三条特殊光线是：（1）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，（2）过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不变，（3）延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。

根据三条特殊光线作图可分为两种情况：

1.常给出透镜种类和入射光线或出射光線，让完成光路图，

例2（2019·南京）完成图3中的光路，

解析：本题是对凹透镜三条特殊光线的直接考查，凹透镜对光线有发散作用，延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴射出。

答案：如图4所示，

2.给出光源和像，让作出凸透镜位置及焦点。

作透镜光路图我们一定要注意：

（1）要借助工具作图。作图一定要规范，

（2）实际光线画带箭头的实线。不是实际光线画虚线，虚线不带箭头，

（3）光线与光线之间要连接好。不要断开，

（4）点光源5经凸透镜成像的像点S′是S发出的所有光经凸透镜折射后会聚而成的，所以S发出的任何一条光线经凸透镜折射后都过像点s′，例如物体在凸透镜的2倍焦距处时像也在2倍焦距处，所以从凸透镜2倍焦距处发出的光经凸透镜折射后过另一侧的2倍焦距处。