在光学领域，透镜是一种具有曲面、能够折射光的透明装置。根据其形状的不同，它可以是会聚的，也可以是发散的。透镜符号约定，或称为笛卡尔符号约定，能帮助我们准确地确定透镜所成像的性质、大小和位置。它明确了物距、像距、焦距和放大率的正负号规则，这对于光学计算和预测至关重要。
目录
- 什么是透镜符号约定？
- 透镜符号约定的基础
- 笛卡尔符号约定
- 不同透镜中的符号约定
- 透镜制造者公式
- 结论：透镜符号约定
透镜符号约定是几何光学中使用的一套规则，用于描述光线穿过透镜时的行为。这些约定用于确定物距、像距、焦距和放大率等各种物理量的符号。通常，我们在光路图和公式中使用这些约定，来预测透镜所形成的图像特征。
光学中的透镜是什么？
在光学中，透镜是一种具有曲面的透明光学装置，它通过折射光线使光线会聚或发散。根据形状的不同，主要有两种类型的透镜：
- 凸透镜（会聚透镜）： 这种透镜的中心比边缘厚。它穿过透镜后将平行光线会聚到一个焦点。凸透镜常用于放大镜、相机镜头和老花镜（远视）。
- 凹透镜（发散透镜）： 这种透镜的中心比边缘薄。它使平行光线发散，使其看起来像是从透镜后方的虚焦点发出的。凹透镜常用于矫正近视（近视眼）。
在开始使用透镜公式之前，我们必须理解以下术语：
- 物距： 物距是沿着入射光的方向，从物体测量到透镜的距离。
- 像距： 像距是沿着光线穿过透镜后的传播方向，从透镜测量到图像的距离。
- 焦距： 焦距是指当透镜聚焦在无限远处时，透镜的光心与光线汇聚形成物体清晰图像的点之间的距离。
- 放大率： 图像高度与物体高度的比率被称为放大率。
笛卡尔符号约定
笛卡尔符号约定的表格如下所示：
条件
—
凹透镜正(+)
|
负(-)
始终负(-)
实像正(+)
负(-)
正立像正(+)
负(-)## 不同透镜中的符号约定
我们需要根据透镜的类型仔细考虑距离的正负号。下面我们简要对比一下凸透镜和凹透镜的符号约定：
对于凸透镜，符号约定通常如下：
- 如果焦点 (F) 在左侧，则为正。
- 如果物体在左侧，则物距 为正。
- 如果图像生成在右侧，则像距 为正。
对于凹透镜，符号约定通常如下：
- 焦距为负值。
- 像距为负值。
- 物距绝不可能为正值。
- 从透镜的光心向右侧测量的所有距离均为正值。
阅读更多关于凹透镜和凸透镜的区别的内容。
透镜制造者公式
透镜制造者公式是一个用于将透镜的焦距与其物理特性（如曲率和折射率）联系起来的方程。该公式专门适用于薄透镜，即厚度相对于曲率半径可以忽略不计的透镜。方程如下：
> 1/f = (μ-1)(1/R1-1/R2)
其中，
- f 是透镜的焦距。
- μ 是透镜材料的折射率。
- R1 是透镜一个表面的曲率半径。
- R2 是透镜另一个表面的曲率半径。
理解透镜符号约定对于掌握几何光学至关重要。通过这些规则，我们可以准确地描述光线的行为，计算像的位置和大小，并区分实像与虚像。无论是凸透镜还是凹透镜，掌握笛卡尔符号约定和透镜制造者公式，都能帮助我们更好地应用光学原理。