光學論文范文

前言：我們精心挑選了數篇優質光學論文文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

關鍵詞銀幕類型亮度系數增益

銀幕是指能接受幻燈、投影、電影等設備所投射出的光束，并在其表面顯示圖像的白色特制平面，也稱之為放映銀幕。它對放映畫面的亮度、清晰度、對比度、色彩還原和放映聲音起著重要的作用。要使銀幕達到良好的放映效果，就必須對銀幕的種類、光學原理和使用方法等進行充分的研究。

一、銀幕的類型

目前常用的銀幕按幕面的光學特性分為兩大類：反射式銀幕和透射式銀幕。反射式銀幕不受尺寸限制，但受環境光線的影響較大，包括各種規格的手動掛幕和電動掛幕。如升降幕、支架幕、地拉幕、桌幕、金屬平面幕、弧面幕等。反射式銀幕按照光學原理分為漫散反射銀幕和方向性漫散反射銀幕。透射型銀幕畫面整體感較強，不受環境光線的影響，能正確反映圖像質量，畫面色彩艷麗，形象逼真，包括各種規格的硬質透射幕和軟質背投幕。透射式銀幕按照光學原理多為方向性漫散透射銀幕。

1、漫散反射銀幕

漫散反射銀幕是放映電影和幻燈投影中常用的一種銀幕。其特點是銀幕表面能將照射到幕面上的光線，在較大擴散角范圍內，均勻分散地反射到各個方向，在銀幕的前方任何不同的角度觀看銀幕影像時，其亮度基本不隨方向和角度而改變，散射角大，顏色準確自然。

2、方向性漫散反射銀幕

方向性漫散反射銀幕的特點是將照射到幕面上的光線經過反射并重新分配后集中于一定方向的角度內，因而在這個角度內銀幕亮度高，觀眾在這一角度內觀看時圖像清晰明亮：但偏離這一特定的角度時。銀幕亮度有明顯下降。另外，有一些方向性漫散反射銀幕對某些顏色具有排斥作用，會使彩色影像的顏色失真。

3、方向性漫散透射銀幕

方向性漫散透射幕的特點是當光線照射到銀幕上時，在以入射光線為中心的立體角內都有透射光，在入射光方向上透射光強有最大值，偏離此方向越遠透射光強越小，因此看起來入射方向最亮，遠離此方向則變暗。這種幕放映時，可不用遮暗。

二、銀幕的幾個重要光學指標

1、銀幕的反射系數、透射系數和吸收系數

光線投射到銀幕上，通常分成三部分：一部分被反射，一部分被吸收，還有一部分穿透銀幕。我們分別用反射系數、透射系數和吸收系數表示銀幕材料對入射光線的反射、透射和吸收程度。

反射系數=銀幕反射的光通t/照射到銀幕的總的光通量(1)

透射系數=銀幕透射的光通量/照射到銀幕上總的光通量(2)

吸收系數=銀幕吸收的光通量/照射到銀幕上總的光通量(3)

對于任何一種幕面光學材料，這三個系數之和都等于1。

即：反射系數+透射系數+吸收系數=1(4)

各種銀幕的光學材料都可用上述三種系數表明其特性，某種材料的吸收系數大，說明射到它上面的光通量損失大。無論是何種銀幕都要求吸收系數值越小越好。吸收系數的大小與銀幕光學材料的吸光性、厚度和顏色有關：材料吸光性高、厚度大、顏色深，則吸收系數大。與其它材料相比，白色材料吸收系數值最小。

反射型銀幕要求反射系數大，透射系數盡量小。在同樣的光照條件下，反射系數越高，銀幕反射的光線就越多。幕面就越亮。透射型銀幕則要求透射系數盡量大，反射系數盡量小。

2、銀幕的亮度系數

銀幕的亮度系數Rα，就是在同一照明條件和規定的觀察條件下，當入射光線沿銀幕法線方向時，在觀看銀幕一側與銀幕法線方向成α角方向的銀幕亮度Bα與同樣條件下理想漫散幕的亮度BO的比值。即Rα=Bα/BO(5)

理想漫散幕是抽象的一種理想銀幕，即反射系數(或透射系數)為1，并且能將全部入射光能量以完全均勻的亮度反射(或透射)到半球空間內。

顯然，由式(5)看出亮度系數Rα是角度α的函數，不同銀幕的亮度系數Rα可用亮度系數特性曲線表示，它表明銀幕表面亮度系數根據觀察方向不同而變化的情況，如圖1。

(1)當銀幕是理想漫散銀幕時：Bα=BO，Rα=1。其特性曲線如曲線1所示。

(2)當銀幕是實際漫散銀幕時，亮度Bα在近法較大幅度內與。α角無關，僅在α接近90度時，亮度才有所降低，其特性曲線如曲線2所示。所以漫散反射銀幕的光能量分配在一定范圍內是均勻的。觀看者在此范圍內觀看銀幕時，亮度大致相同。

(3)當銀幕是方向性漫散銀幕時，在銀幕法線(假定入射方向沿法線)方向的某個范圍內Bα可以大于BO，因而Rα＞1，但隨著α角的增大，Bα不斷減小，Rα則隨著不斷減小。當α超過一定值時，Rα即小于1，其亮度特性曲線如曲線3所示。由于方向性漫散銀幕對入射的光能量在空間的不同方向上重新分配，光線集中在某個方向上，其亮度系數大于1，但是這些方向上的亮度提高是依靠降低其它方向上的亮度來實現的，反射系數(或透射系數)并未超過1。

我們把亮度系數的最大值稱為銀幕的增益。漫反射銀幕典型的亮度增益值在0.8-1.0之間，而方向性漫散銀幕的亮度增益可以從1.4直到2.0，甚至更高。所以方向性漫散銀幕也稱增益銀幕。對于增益銀幕，我們不能只慮它的增益系數，還要考慮銀幕的亮度特性曲線是否平緩。低增益系數銀幕的亮度系數隨著角度的增大降低的幅度較小。高增益系數銀幕的亮度系數隨著角度的增大降低的幅度較大。也就是說，對于高增益銀幕，我們希望其亮度特性曲線越平緩越好。

經多年試驗和驗證，電影界已形成銀幕亮度標準，且被全世界采用。在SMPTE公布的與影院放映影片有關的銀幕亮度標準中，規定銀幕中心亮度為16英尺朗伯(55cd/m2)。邊緣為12英尺朗伯(41.25cd/m2)。這是放映機上無影片運行、白光下所測得的銀幕亮度值。該標準同時指出銀幕中心亮度不宜過亮，也就是說不應有熱點(hotspotting)。通常，銀幕亮度取決于放映機發出的光流以及放映燈和銀幕之間的光損失，也就是反光鏡、鏡頭、放映窗玻璃所造成的光損失，以及從銀幕上反射光線的損失。

3、銀幕的散射角

散射角也稱為視角，是指亮度系數為Rα=0.7Rαmax(Ramax指該銀幕的增益)時的2a角稱為散射角，如圖1所示。散射角在選擇銀幕時是一個重要的光學參數，觀看者觀看銀幕時，應處于散射角范圍內，這樣才能獲得較為清晰、明亮的圖像。一般來說銀幕的增益越大，散射角越小：增益越小，散射角越大。

4、銀幕的清晰度

銀幕畫面清晰度是放映質量的重要指標之一，是指銀幕上影像各細部影紋及其邊界的清晰程度。通常以解像力來表示，即每毫米可分辨的線條數，單位為線對\毫米。解像力越高。并且銀幕中心和四周的解像力相差不大，則銀幕上的圖像顯得越清晰。一般來說，銀幕的解像力達到50線對\毫米就可以達到比較良好的圖像清晰度。

三、常用的幾種銀幕

1、白色布幕、白色塑料幕、布基涂塑幕

白色布幕由白布精漂而成l白色塑料幕是由白色聚氯乙烯制成，布基涂塑幕是在幕基(布或其它織物)上噴涂一層白色聚氯乙烯或白色硫酸鋇涂料而成。這些銀幕都屬漫散反射式銀幕，光線反射柔和，亮度均勻，增益不高，對放映環境透光遮擋要求嚴，反射系數在0.7～0.85,散射角在140度左右。

2、金屬銀幕

金屬銀幕均屬方向性漫散反射銀幕，金屬銀幕可提供更大的輻射強度，就像鏡子反射光一樣，這種銀幕的亮度系數范圍較廣，一般在1.5～10之間。使用這種銀幕時應注意，增益越高，散射角越窄。該銀幕的缺點是密度不易做均勻，從而造成平整度受影響，因此，建議不要用這種材料制作太大的銀幕。

金屬銀幕分為鋁箔反光幕和銀粉幕。鋁箔反光幕是在幕基(如麻布、白細布、漆布、塑料等材料)上噴涂一層鋁反射層或刷一層鋁粉漆。也可將鋁板表面腐蝕或噴砂形成白色無光澤表面。這種銀幕隨制作工藝不同，反射系數通常不超過0.65,亮度系數可在1.5～4.5之間，散射角一般不超過50度。銀粉幕是在幕基上均勻涂上銀粉使之反射投影光。

金屬銀幕中有一種稱為金屬光柵銀幕，它是在幕基上涂布一層含有增塑劑的白色聚氯乙烯，再涂含鋁粉的清漆，干燥后在專門的機器中加熱到200度C，并壓出光柵網格。這種幕的散射角水平方向為1000,垂直方向為500,在此范圍內亮度系數平均為1.3，在法線方向為1.5。這個范圍內反射光占全部反射光的81％，占放映機有效光通量的52％，因而金，屬光柵銀幕光效高，均勻性好。

3、玻璃微珠幕

玻璃微珠幕是在幕基上涂一層白膠漆，然后再均勻噴上一層直徑為0.02～0.03mm的透明玻璃珠，經干燥后而成。玻璃微珠幕屬于方向性漫散反射印幕，具有耐老化、不易褪色、色彩還原性好的優點，銀幕增益為2～4之間，幕前中心亮度為580E左右，反射系數0.75以下，散射角約為50度左右。此類銀幕玻璃珠直徑越大，散射角越小，亮度系數越大。這種銀幕不能折疊，不能用手指、鋒利硬物碰觸幕面，否則容易造成污痕和裂紋。

4、穿孔銀幕

通常放映時為了使聲音與畫面效果配合協調一致揚聲器最好放置在銀幕后的正中央處，這時就會影響聲音的高頻特性。為了提高聲音保真度，可使用穿孔銀幕。銀幕穿孔既要獲取最佳的聲學特性，又要使觀眾觀察不到幕孔。穿孔銀幕的構造是在幕面均勻打上很多小孔，一般孔的直徑在0.5－1.2mm之間，小孔之間應有5.5mm的間隔：小孔面積總和占銀幕面積的2％～5％左右，這樣觀眾在觀看影像時看不到小孔。穿孔銀幕有不同的幕面構造。常見的有橡皮穿孔幕、塑料穿孔幕、玻璃珠穿孔幕、金屬穿孔幕等。銀幕經穿孔后，其表面特性不變，只是改變了音響效果。穿孔銀幕因幕面有孔，透光較多，亮度將降低。

5、毛玻璃銀幕

屬方向性漫散透射銀幕，用毛玻璃制成，一般尺寸不大，方向性特別強，最大亮度系數可達13。

四、銀幕的選擇

銀幕類型、形狀和尺寸三個因素影響著銀幕上的影像。銀幕的選擇主要依據放映場所的實際情況，合理選擇銀幕的類型、銀幕的尺寸和銀幕的形狀。

1、銀幕類型的選擇

方向性漫散反射銀幕，由于亮度系數大，散射角小，所以適合用于窄而長的放映場所。對于寬而短的放映場所，則應選擇散射角大、亮度系數均勻的漫散反射銀幕，這種銀幕能使各個方位的觀眾都獲得滿意的視覺效果。對于無任何遮光條件而又明亮的放映場所，可考慮選擇透射式銀幕，其抗雜光干擾性能特別好。放映立體幻燈或電影，則必須選擇金屬銀幕，因為金屬銀幕的反射不改變光的偏振情況，其它材料的銀幕反射改變光的偏振情況。

2、銀幕形狀的選擇

銀幕的外形一般有長方形和正方形，長方形適用于電影放映，正方形適用于幻燈、投影放映，銀幕的寬高比例要適合于放映設備顯示的圖像比例。銀幕大小與影像格式的關系如表1所示

銀幕形狀還普遍認為應遵守漫反射銀幕為平面、增益銀幕為弧形這一準則。其理由是如果漫反射銀幕采用弧形設計，銀幕上相互之間由于光的散射會使亮度降低，而且有可能使對比度下降，所以漫反射銀幕通常為平面設計，增益銀幕弧深為弦長的5％(弦高比20：1)。弧形大的銀幕可容納更多的觀眾。所以，選擇弧形銀幕設計時推薦使用增益銀幕。

3、銀幕大小的選擇

第2篇

關鍵詞：低溫真空低溫光學實驗裝置有限元ZYGO干涉儀梯形支撐

1引言

隨著空間技術和軍事技術的發展需要，探測儀器的分辨率要求越來越高。在深冷的條件下，當需要探測的目標信號十分虛弱時，探測儀器的背景輻射主要來自儀器本身的光學系統和支撐結構，探測儀器靈敏度嚴重受到系統本身輻射的影響，為減少這一熱噪聲，冷卻光學系統是必需采用的方法。只有把光學系統冷卻及其相關部件冷卻到一定程度，才能有效地減少背景光子的通量，發揮背景極限探測器的作用，大大提高探測器靈敏度。在低溫狀態下工作的光學系統需要解決一系列問題，這些問題涉及材料特性、光學元件單元及系統整體性能變化、光學元件變形、低溫污染等等，這就形成了一門新興學科——低溫光學。

自上世紀七十年代開始，美國首先對低溫光學技術進行研究，最初主要用于各種觀察、測量系統，例如低溫紅外望遠鏡、空載干涉儀器等。從機載、球載到星載，大多數系統都成功有效地完成了對外空的各種探測任務。歐洲一些國家也對低溫光學系統的觀察儀器進行了研究。國內起步于上世紀八十年代末，由于國內航天及其國防事業的發展要求有高靈敏度的探測器，而這些儀器將不可避免地用到低溫光學系統。

我國的未來光學遙感系統采用了十幾個光學元件，這些系統要求冷卻到150K，并且對光學元件的控溫范圍要求非常嚴格，因此就需要研制一套低溫真空實驗裝置對相關的光學元件進行低溫實驗。

2系統實驗裝置的建立

該光學系統的最主要部件之一是動鏡裝置部分。基于反射鏡的溫度要冷卻到150K并對反射鏡的變形進行研究的目的，就需要建立一套高真空和低溫應用的實驗系統，該系統還要滿足進行其它光學元件的低溫實驗需要。系統實驗裝置由真空機組、低溫真空腔體、防振系統、測量裝置等主要部分組成。

2.1低溫真空腔體設計

低溫真空光學實驗裝置系統示意圖如圖1所示，1-機械泵2-預閥3-分子泵4-高閥5-銅帶6-低溫真空腔7-直線電機8-電源9-被測量光學系統10-ZYGO干涉儀11-光學窗口12-監控計算機13-溫控電路14-鉑電阻15-電熱器16-液氮箱17-活性炭18-氮氣19液氮20低閥。低溫真空腔體是實驗系統的核心部分，其示意圖見如圖2，1—抽氣管2-液氮桶3-上腔體4-銅帶5-引線出口6-支撐平臺7-下腔體8-電機支撐9-梯形支撐10-光學窗口11-O形圈12-動鏡支撐框架13-O形圈14-活性炭15-出氣管16-進液管。腔體總高461mm，外殼直徑284mm。內有圓柱形液氮容器，可以儲存液體約4升。其中的光學元件支撐框架是專門為動鏡設計的，其高度177mm。整個腔體可以測試直徑小于250mm,高度小于200mm的各類反射鏡和光學元件。

液氮桶下面用銅帶接光學元件裝置，當液氮桶灌注液氮后，冷量通過銅帶傳導給光學元件裝置。下腔體的石英玻璃光學窗口直徑為64mm.光學元件支撐結構由支撐平臺和固定夾板組成。用固定夾板是為了防止光學元件框架移動，并保證光線垂直射到動鏡表面上。由于動鏡需要電機驅動，而電機的發熱量為3-5W，而這部分熱量輻射對動鏡有很大影響，因此就用導熱率較高的紫銅支撐把一部分熱量盡可能的傳遞給系統外部。由于光學元件裝置部分需要冷卻因此就需要盡量避免它與外界和腔體傳遞熱量，因此就考慮用梯形支撐，由于梯形支撐壁很薄，就起到了很好的隔熱作用。

2.2真空抽氣系統和活性炭處理

真空抽氣系統由機械泵和分子泵組成。由于ZYGO干涉儀器對震動非常敏感，在光學測試的同時，關掉機械泵和分子泵。在關掉機械泵和分子泵的期間，還要維持真空腔體內的真空，故考慮在腔體內加活性炭以維持腔體內的真空度。為了去處活性炭中的水汽和其它氣體，需要對其進行烘烤預處理。活性炭在加工的時候已經固定于上組件中，所以把整個上組件放在DZF-6210真空干燥箱中，在溫度為100°C，烘烤約48小時使得真空度穩定在0.1Pa，然后再做真空低溫實驗。

2.3ZYGO激光平面干涉儀器

非平面的光學元件可以用He-Ne儀器進行光學測量，而平面型光學元件只能用ZYGO干涉儀如圖3進行測量，由于ZYGO干涉儀器對震動非常敏感，因此就需要防震措施。如圖3為ZYGO激光平面干涉儀及其防震裝置。

圖1低溫真空光學實驗裝置系統示意圖

圖2低溫真空腔體結構示意簡圖

3關鍵部件的分析與設計

3.1光學窗口的有限分析

干涉測量的光線要通過窗口，所以就要考慮窗口的厚度對測量誤差的影響，應盡可能使光學窗口厚度最小，同時還要能承受外部一個大氣壓的作用。在外部一個大氣壓，內部幾乎為真空的條件下，綜合考慮窗口折射帶來誤差的影響和其強度的大小，要求石英玻璃窗口的最大變形小于一個波長λ（λ=0.53μm）。

通過ANSYS軟件建立動鏡的有限元模型，并施加邊界條件，改變動鏡的厚度，進行變厚度有限元分析。如圖4-圖6是其中比較有代表性的三個分析結果。從有限元分析結果可以得到不同厚度玻璃窗口最大變形比較。光學窗口厚8mm時其最大變形0.989μm遠超過一個波長，當其厚度從10mm變到12mm,起最大變形都小于一個波長，但是變化值并不大。窗口厚度變大，其折射帶來的誤差就大，為了保證其強度，綜合這兩個因素選擇10mm厚，徑厚比為6.4∶1的玻璃窗口。

3.2梯形支撐的設計

梯形支撐是連接真空腔體和支撐平臺的關鍵部件，如圖7為其示意圖,圖中為熱端溫度，為冷端溫度。它一方面要求滿足盡量減少導熱，起到“絕熱”的作用，另一方面又要求其強度能滿足實驗的要求。

圖7梯形支撐模型示意圖

根據[1]知道，梯形支撐的熱傳導量為：

（1）

式中：——從支撐熱端溫度到冷端溫度之間支撐材料的平均熱導率；其表達式為：

（2）

——支撐的橫截面積；

L——支撐的高度。

考慮到起其強度[5]，有：

（3）

式中：——作用于構件的設計載荷；

——安全系數；

——支撐材料的屈服強度。

由公式（1）、（2）和（3）可得：

（4）

由公式4可以看出傳熱量與材料屈服強度與材料導熱系數之比成反比。欲使傳熱量越小，就應該選擇越大的材料，即材料的屈服強度盡量大，材料的導熱系數盡量小。由文獻[2]和[3]并且考慮到加工成本經濟性，選擇不銹鋼作為梯形支撐的材料。并計算選取梯形支撐的壁厚1mm。參閱金屬材料數據庫可得到不銹鋼的低溫導熱系數，對溫度區間20K∽300K進行擬合可以得到不銹鋼的導熱系數擬合公式如圖8所示。即

（5）

圖8不銹鋼導熱系數擬合

在設計載荷為500N,安全系數取1.5,不銹鋼的屈服強度為210MPa,支撐高度為0.046m,高溫端為300K,低溫端取150K。由公式（4）計算得漏熱量為0.042W,可以忽略不計。

4小結

現代技術的發展對觀測和成像設備的工作波段和空間分辨率都有很高的要求，低溫真空技術越來越受到關注。本文研究了小型低溫光學實驗裝置的相關技術。重點討論了真空低溫腔的結構、光學窗口影響及其有限元分析和梯形支撐的設計，并給出了實驗裝置的系統示意圖，對相關技術進行了探討，為近一步的低溫光學研究打下了基礎，并在以后的工作中不斷完善。

參考文獻

[1]楊世銘陶文銓《傳熱學》（第三版）高等教育出版社1998

[2]馬慶芳芳榮生項立成郭舜《實用熱物理性質手冊》中國農業出版社1986

[3]宋鍵朗楊奮為袁文彬等《材料手冊——金屬》上海航天局第八零七研究所1992

第3篇

論文關鍵詞：幾個妙趣橫生的光學實驗

 

大家都知道，光的直線傳播、光的反射及光的折射是光學中三條最基本的規律，也是光學知識中最重要的規律，它們在日常生活中有比較廣泛的應用。下面就向大家介紹幾個利用身邊簡單的器材、人人可做的妙趣橫生的光學小實驗，希望能激起大家的學習興趣，提高實驗探究能力與創新思維能力。并運用光的傳播三條基本規律解釋實驗中出現的非常有趣的奇妙現象。

⒈ 有趣的小孔成像

根據光在同一種均勻的物質中是沿直線傳播的這一原理，光源發出的光通過小孔可在屏上形成倒立的實像，此即為小孔成像。

在一塊不透明的硬紙板上打7個小孔，在板前放一支點燃的蠟燭，這時我們就會發現在板的另一側的光屏上形成了7個倒立的燭焰的像。請大家在光屏上畫出燭焰通過小孔所成像的位置，你就會覺得趣味無窮。

根據光在同一種均勻的物質中是沿著直線傳播的原理可知，來自物體的光通過小孔后可在光屏上形成倒立的實像，這就是我們經常所說的小孔成像。這是我們的祖先早在兩千年前就發現了的奇妙現象。再如，在夏季白天濃密的樹蔭下，我們可以看到許許多多圓形的亮斑，就是太陽通過濃密的樹葉間形成的小孔成像在地面上所致，并且這些亮斑的形狀是圓的，此像與樹葉間形成的小孔的形狀無關。

⒉ 趣味無窮的黑體小實驗

找一張你所能找到的你認為最黑的紙及一只內壁是白色的瓷杯，把黑色紙剪成一張比杯口略大的紙片，覆蓋在上述白色瓷杯的杯口上。然后用膠帶把紙片與杯口的邊緣要密封嚴實。再用針尖或筆尖在紙片中心扎一個極小的孔，然后把它放在燈光下觀察，這時奇妙的現象出現了初中物理論文，你就會感到這個小孔比黑色的紙還要黑一些。同學們，你知道這其中的奧秘嗎？下面我們就對這個問題做一簡要的解釋。

這是因為沒有任何黑色的物體是完全黑色的，它們只是一種很暗的灰黑色，而被黑紙覆蓋的杯子卻近似一個黑體，即一個可以吸收所有輻射的物體。也就是說，從小孔中射進的光只有在杯子里面經歷無數次反射后，才有可能從杯出，并且發生這種情況的概率很小，因此可以認為：幾乎沒有任何輻射能夠逃出小孔，于是看上去它會比黑紙更黑。

⒊ 用水來點火

眾所周知，水火相克，水能滅火。殊不知水也能“點火”呢！大家乍一聽用“水”點火，可能會覺得不可思議，然而這確是不爭的事實，這是運用了凸透鏡的聚焦原理。不信嗎？你可以親自動手做一做下面的實驗看一看。

大家都知道，凸透鏡對光有會聚作用。同學們，你的爺爺、奶奶所戴的眼鏡就是一副凸透鏡，俗稱“老花鏡”。請你拿一個“老花鏡”放在書本上方適當的位置，你就會發現它具有放大鏡的作用。把一個凸透鏡放在太陽光下，由于它對光有折射作用，因此可以把照射在它上面的太陽光會聚于一點，適當地上下移動凸透鏡，可在地面上形成一個既小又亮的光斑，此點即為凸透鏡的焦點。若把紙片或火柴頭放在凸透鏡的焦點上，經過凸透鏡聚焦后的太陽光，不一會兒就可以把紙或火柴頭點燃。

因此如果用水制作一個凸透鏡，同樣可以使放在其焦點上的紙片或火柴頭點燃cssci期刊目錄。“水凸透鏡”的具體做法如下：把一根稍粗一些的鐵絲彎折成一個圓圈，在這個圓形的鐵絲圈上蒙上一層透明的塑料薄膜，薄膜越透明實驗效果越好。薄膜與鐵絲圈之間可以用膠帶粘牢。然后在薄膜上倒入適量的水，在水的壓力的作用下，薄膜會慢慢地下墜，這樣就形成了一個水凸透鏡。這個水凸透鏡把照射到它上面的太陽光聚焦后就可以點燃火柴頭或紙片。

根據上述實驗結果，大家不難理解，每當雨后天晴、艷陽高照的時侯，種植大棚蔬菜的農民朋友為什么必須立即清除淤積在塑料大棚上的積水。這是為了防止大棚內的蔬菜被會聚的太陽光灼燒致死。同時也不難想到在大森林里旅游觀光時，千萬不可隨意丟棄塑料袋或飲料瓶，這不僅會污染環境，還由于塑料袋或飲料瓶一旦進入雨水后，很容易形成一個水凸透鏡，由于它對太陽光具有會聚作用容易引發森林火災，其后果不堪設想。

由此不難推知，也可以利用冰塊磨制一個冰凸透鏡，用它在沒有火種的情況下，利用太陽光來采集火種。請大家不妨親自動手做一做上面所說的兩種凸透鏡，你就會覺得趣味無窮、妙趣橫生。

⒋ 讓光線彎曲

眾所周知初中物理論文，光在同一種均勻的物質中是沿直線傳播的。那么光在同一種非均勻的物質中是否也是沿直線傳播的呢？大家一定想急于知道結論，只要你做一下下面的有趣小實驗，就會明白了。

將清水注入玻璃槽里，并加入大量的白糖，不要攪拌，讓白糖自然溶解。將一束很細的光（最好是激光）射入水槽中，從槽的側面觀察，就會看到光線向槽底部彎曲，并且越向底部光線彎曲的越顯著。如圖所示。

這是由于沒有攪拌，糖溶液的濃度隨著深度的逐漸增加而增大，溶液的折射率也隨深度增加的緣故。在溶液的上部，由于折射率小，光線彎曲得不顯著。而且越到溶液的底部，折射率越大，光線彎曲得就越顯著。此小實驗有力地說明了光沿直線傳播的必要條件是：均勻的同種介質中。

⒌ 妙看光的色散

取一個平面鏡，放在盛有水的盆子之中，再用另一面鏡子把太陽光反射入室內，并斜射入盆子里的水中，再經盆子里面的鏡子反射到白色的墻上，這時我們就會看到墻上出現了由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光組成的彩色光帶。這就是光的色散現象。這種奇妙的現象是由世界著名的科學家牛頓于1666年首先發現的。雨后的彩虹的形成就是太陽光發生色散的結果。

上述實驗現象說明：太陽光是由各種單色光組成的。組成太陽光的各種單色光從一種介質進入另一種介質發生折射時，其偏折程度是各不相同的。太陽光先從空氣折射進入水中，最后又從水中折射進入空氣中，經過兩次折射后，各種不同的色光便分開了，所以在墻上會形成艷麗的彩色光帶。