副光軸例題

<例題>如下圖，請根據(jù)凸透鏡對某一條光線的折射情況，作圖找到該透鏡的焦點(diǎn)F。

相信絕大多數(shù)老師和愛動腦筋的學(xué)生都可以短時(shí)間內(nèi)找到解決方法，比如，在入射光線上虛擬一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，作圖找到像點(diǎn)，再找到焦點(diǎn)。不過，在所有方法中，借助副光軸來求解是最簡單的，如下圖：

只需作出和入射光線平行的副光軸，交折射光線于F’ 點(diǎn)，F’ 點(diǎn)就是所謂的副焦點(diǎn)，再過該點(diǎn)做垂直于主光軸的焦平面，焦平面和主光軸的焦點(diǎn)F 就是透鏡的焦點(diǎn)了。大家可以試一試，看本方法和其他方法的結(jié)果是否相一致。

其實(shí)，我們不妨將透鏡的主光軸看成副光軸的特例，（主）焦點(diǎn)看成副焦點(diǎn)的特例。這樣，凸透鏡成像的規(guī)律就可以歸結(jié)為一句話：

入射光線經(jīng)折射后，經(jīng)過透鏡的（主或副）焦點(diǎn)。

以凸透鏡為例，先來明確幾個(gè)概念:對于薄透鏡：(1)、凡是通過光心、不與主光軸重合而與入射光線平行的直線都可以稱之為“副光軸”；

(2)、過焦點(diǎn)且與主光軸垂直的平面叫做“焦平面”；

(3)、副光軸和焦平面的交點(diǎn)叫做“副焦點(diǎn)”（圖中的F ’），而我們常說的透鏡的焦點(diǎn)可以稱為“主焦點(diǎn)”。

對于薄透鏡和近軸光線（靠近主光軸、和主光軸夾角比較小的光線）來說，凸透鏡對光線的折射規(guī)律是：

(1)、與主光軸平行的光線，折射后經(jīng)過(主)焦點(diǎn)；

(2)、與主光軸不平行的光線，折射后經(jīng)過副焦點(diǎn)。

以上結(jié)論，大家不妨自己證明。利用這個(gè)知識，在解決一些透鏡類題目是很方便的。“副光軸”的知識對于學(xué)生來說已經(jīng)20多年不做要求了，但對于專業(yè)的科學(xué)、物理教師以及參加競賽的學(xué)生來說，還是應(yīng)該掌握的。

凹透鏡類似，也存在副光軸、焦平面、副虛焦點(diǎn)，在此不再贅述。

直線光軸被廣泛應(yīng)用在汽缸桿，自動精密打印機(jī)，自動切割機(jī)和工業(yè)機(jī)器人等諸多直線運(yùn)動系統(tǒng)中。

1,普通直線光軸（sf）：由于普通直線光軸與直線軸承點(diǎn)對面接觸所以對普通直線光軸的表面硬度要求很高，因此材料以及熱處理方法很重要。材質(zhì)：suj2（相當(dāng)）國標(biāo)gcr15.硬度：hrc60±2；硬化層深度：0.8-3mm；表面粗糙度：ra0.10m-ra0.35m；直線度：70um/1000mm以下；軸外徑公差g6

2,鍍鉻直線光軸（sfc）：鍍鉻直線光軸是在普通直線光軸的基礎(chǔ)上鍍了一層硬鉻，又稱軸承棒，可適用于易長銹的環(huán)境或不好的環(huán)境此軸大量應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械人，自動滑移系統(tǒng)裝置的運(yùn)動部分。：suj2（相當(dāng)）國標(biāo)gcr15.硬度：hrc60±2；硬化層深度：0.8-3mm；表面粗糙度：ra0.10m-ra0.35m直線度材質(zhì)

3,鍍鉻直線軟軸(rsfc)：鍍鉻直線軟軸由于其鍍鉻層較厚可直接用于精密活塞桿和一些于自潤滑軸承的配合。由于其硬度比較適中在很多領(lǐng)域上都有所應(yīng)用。材質(zhì)：45#或40cr或2cr13；硬度：hb220-260；硬化層深度：0.8-3mm；直線度：0.15mm/1000mm以下；鍍鉻層厚度：0.02-0.05mm

4,不銹鋼直線軸：不銹鋼直線軸具有高抗腐性、高強(qiáng)度和耐磨性以保持其高效的運(yùn)行性能。因此，可以被應(yīng)用在容易發(fā)生氧化的場合，如水，化學(xué)藥品，蒸汽，海水等。材質(zhì)：sus404c，sus304硬度：hrc60±2；硬化層深度：0.8-3mm；表面粗糙度：ra0.10m-ra0.35m直線度

5,鍍鉻空心軸：鍍鉻空心軸由于其空心結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，空心軸在很大程度上減輕了重量，并簡化了結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部適合于穿入測量電線，壓縮空氣，加入潤滑油，或者用于機(jī)械人手臂。

如果以轉(zhuǎn)動副連接的兩個(gè)構(gòu)件可以做整周相對轉(zhuǎn)動，則稱之為整轉(zhuǎn)副，反之稱之為擺轉(zhuǎn)副。2100433B