光凸透镜为什么有屈光的本领

光线像发射的箭一样是照直前进的，空气、水、玻璃等物质光都能穿过，光所能穿过的物质称光的介质。这里说的介质对光的传播并不是必需的。它与声传播不同，在真空中声不能传播，而光传播更快。光线从一种介质射入到另一种介质时在界面上会发生传播方向改变的现象称折射又称折光。光线为什么在两种介质的界面上会发生折射，一般认为是光线经过不同的介质时在界面上改变光速的结果。光线在空气中传播速度为每秒30万千米，在玻璃中的传播速度为每秒20万千米。光线由空气射入玻璃时如果是垂直的通过界面（图5上），由于通过界面的光线同时减速，故只有速度的改变没有方向的改变。如果以一定的角度通过（图5下），下侧先进入玻璃的光线先减速，上侧后射入玻璃的光线后减速，故通过界面后就有方向的改变，譬如一辆汽车由山坡上向下滑行，两侧的车轮受阻力相同时，运动的速度就相同，方向也不改变。如果其中一侧的车轮遇到沙子，阻力增大，速度减小，它的方向必然向受阻的一侧转。

图5　光折射原理，格长度表示光速

光束通过三棱镜时愈靠基底的光线愈先减速，愈靠三棱镜尖的光线愈后减速。该光束离开三棱镜时的情况相反，愈靠近顶尖的光线愈先加速，愈靠近基底的光线愈后加速。所以通过三棱镜后光线就向基底偏转。通过三棱镜后的光线仍为平行光线。凸透镜就像无数基底相对的三棱镜，所以光线向凸透镜的中心会聚。光线通过凸透镜后改变方向的现象称凸透镜屈光。

但这种学说也受到怀疑和质问。提出的理由是：光线按现代的理解是光源发出的光量子波，与装在一个车轴上的两个车轮不同，上述车上的轮由于装在一个车轴上必须并排前进，轴的改变成一端前一端后的话，轴的平行的面就变了，这个面所对的运动方向就得变。如果各轮都是自由运动的，那么任何一个轮运动的加快或减速对运动的方向都不产生影响。就像在跑道上比赛的运动员一样，他们跑的方向是不因其中运动员的相对速度变化而变化的。

上述质问初看似乎有道理，其实提出这个问题是没有微观或宏观运动的知识的。就以宏观而言，在宇宙中运动的量体，他们运动的力主要来自两个方面：一是宇宙大爆炸时给它的向一定方向运动的力；二是在运动当中受到的别的量体的引力。既然把光线假定为光量子，那就是把它也看成物质了，物质之间都有引力。在目前别说是光量子，就是水分子都很难拿出单个的来看一看、试一试它单个运动的特性。对它们特性的认识主要还是间接的实验，现在对我们的科技手段还不能具体观察的自然现象只能推理或假设。假设光量子是物质，那量子之间就应有引力。引力把它们之间相互牵连起来形成一个整体。