光的折射、光源大比拼

Publish Date: 12 January 2024

甚麼下雨後會出現彩虹?為甚麼海水是藍色的?為甚麼戴眼鏡有助矯正視力?其實,這些都是來源於光的折射。

光的折射

當光線從一種媒介進入另一種媒介時,速度就會產生變化,因而有時出現光線拐彎的現象,這個就是光的折射。
一起來看看光線穿越不同媒介的光速吧!

 

凸透鏡和凹透鏡

生活中,不少同學都佩戴了眼鏡,用於矯正各種視力問題,例如:近視、遠視、散光等。
小測驗:你知道凸透鏡和凹透鏡是甚麼嗎?

透鏡按照弧度,分成凸透鏡和凹透鏡兩大類別,後按形狀細分。凸透鏡可使光線匯聚,凹透鏡則使光線散開。

凸透鏡

如果透鏡中央比外圍厚,就是一塊凸透鏡,可再分成以下的種類:

遠視:由於眼睛的焦點落在視網膜的後面,所以導致看不清近處。使用凸透鏡,使光線匯聚,讓焦點移動至視網膜上,從而獲得正常視力。

凹透鏡

如果透鏡外圍比中央厚,則是一塊凹透鏡,同樣有多個種類:

近視:由於眼睛的焦點落在視網膜的前面,所以導致看不清遠處。使用凹透鏡,使光線散開,讓焦點移動至視網膜上,從而獲得正常視力。

為甚麼需要多種透鏡?

將多塊透鏡組合,令光線以特定形式折射,產生跟物件本身不同的影像。例如:顯微鏡可以將細小物件的影像放大,望遠鏡可以將景象的微弱光線匯聚,使影像變得明亮清晰。
另外,將各種凸透鏡及凹透鏡組合,可緩解各種像差問題,即影像無法聚焦成清晰影像。常見的像差有以下兩種。

球面像差

理論上,透鏡會將光線匯聚至一點,因而產生影像。不過現實中的透鏡就算表面的弧度完美,光線仍無法集中在一點上,導致影像即使已聚焦,但還是不夠清晰。

色差

不同顏色的光經過透鏡時,折射幅度不同。因此來自物件的光經折射後,原本顏色的光可能分拆成多種顏色、散開,使影像產生「鬼影」般的效果。

光源大比拼

日常生活中常用的各種光源,其產生光線的原理也會有所不同。

LED

LED,又稱「發光二極管」,是一種用半導體製成的電子零件。這種零件只要以正確的電極接上電源,電壓正確,就會發光。

氣體放電燈

香港的街燈已逐漸替換成LED燈,但有些仍是氣體放電燈。

這種燈內有一條幾乎真空、只裝有極少量特定物質的管。當這條管通電後,裏面的物質受到激發,就會放出特定顏色的光。

光管

光管以螢光原理來發光。燈管內有一條含貴氣體及數微克水銀的氣體管,通電後會發出紫外光。當紫外光照射到燈管內壁的螢光塗層,就會發出白光。

 

 

本文由《兒童的科學》提供。

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