凸透镜成像的规律
掌握三条特殊光线与成像公式,看清物距像距如何决定像的大小和虚实
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凸透镜成像的规律
掌握三条特殊光线与成像公式,看清物距像距如何决定像的大小和虚实
透镜家族:凸透镜与凹透镜
所有凸透镜成像的规律,无论实像虚像、放大缩小,本质上都源于同一件事:光穿过玻璃时被偏折。要理解偏折,得先看清透镜本身的形状与结构。
中间高两边低,平行光从两侧滑下会聚到焦点
焦距:透镜的核心参数
焦距的定义、测量方法及其物理意义
物距与像距
上节我们认识了焦距 f——透镜的「内在属性」,由透镜本身决定。但成像是个过程:物体在一侧发光,像在另一侧呈现。这两端到透镜的距离,才决定了像长什么样。
窗户离镜近(u 小)则墙要放远(v 大);窗户远则墙可近。f 即透镜的「固有性格」
实像与虚像的形成
前面聊了物距和像距,但你有没有想过——为什么有些像能被屏幕接住,有些却只能透过透镜看见?答案藏在光线的行为里。
人不在镜后面,光线反向延长才'指向'那儿
实像 vs 虚像
实像能打在屏上,虚像只能亲眼看到——它们的本质区别是什么?
- 承接方式:实际光线真实会聚于一点
- 正倒特性:倒立,与物体上下颠倒
- 能否用屏观察:能,光屏放在像的位置可承接
- 承接方式:光线反向延长线相交于一点
- 正倒特性:正立,与物体方向一致
- 能否用屏观察:不能,需透过透镜观察
像的正倒与大小
上一页我们区分了实像和虚像,但成像还有两个更直观的属性——像的正倒与大小。同一块凸透镜,可以成倒立缩小的实像(如照相机),也可以成正立放大的虚像(如放大镜)。背后是什么在指挥?
胶片必须倒着插,屏幕画面才正——凸透镜成的实像本来就是倒立的
探究凸透镜成像实验
在光具座上改变物距,逐次记录像距与像的性质,找出凸透镜成像规律。
凸透镜成像规律图
从左到右:物距由远到近,对应像由实变虚、倒立变正立、缩小变放大。
物距变化与像的对应关系
用相机拍远景、投影仪放电影、放大镜看小字——三种日常工具背后都是凸透镜,只是物距不同,结果天差地别。
相机拍照=u>2f缩小的实像;投影仪=f<u<2f放大的实像;放大镜=u<f放大的虚像
成像规律自测
凸透镜焦距 f=10cm,物体放在距透镜 25cm 处。所成像的特点是?
凸透镜成像应用
- ✓照相机与投影仪的共同基础是实像可被光屏承接
- ✓放大镜利用虚像,物体须位于一倍焦距以内
- ✓同一凸透镜在不同物距下分别扮演三种角色
- ✓凸透镜成像规律是把光路设计成应用的桥梁
课后思考
先合上课本自己想五分钟,再对照参考答案看思路是否跑偏。
参考答案此时经透镜折射后的光线变为平行光,像距趋于无穷,无法在光屏上成像——一倍焦距正是"成不成实像"的分界。
参考答案近物落在焦点内时成正立放大虚像,相当于放大镜,所以近处清楚;远物在焦点外成像位置偏离视网膜,所以远处模糊。
参考答案透镜焦距公式 1/f=(n_透镜−n_介质)(1/R₁−1/R₂)。水中 n_介质 更大,焦距变长;物距不变时像距也要相应改变,可定量推导。