凸透镜成像原理与应用详解

凸透镜成像原理与应用详解

在上一篇分享文章中，大家都了解到透镜的基本特性。今次等小編再深入介绍凸透镜成像的原理，令大家可以更透彻地了解透镜的物与像的特点和重要关联吧！

首先画透镜的光线图有3大必识口诀和法则.

1. 平衡入，Focus (F) 出
2. C入C出，直入直出
3. Focus (F) 入，平衡出

光线图对学习和解题都有非常重要的作用，而且要尽量准确（记得用好直尺），同学们记得一定要将相关的光线图亲手画几遍才能找到正确的影像位置。

日常生活中，主要有三类工具会用到凸透镜：

1. 放大镜
2. 照相机
3. 投影机

只要调整适当，都可以通过它们看到清晰的像。理论上，用三条特殊光线中任意两条都可以找到像的位置。

如下图所示

真实影像成像光线图 :

同一点发出的光或反射的光，（以下称作入射光）经过凸透镜，一定会聚到同一点，除非当物体在 f 的位置时便不成像（因平衡光没有相交点）。

上图右边的两条出射光线（蓝色光线和橙色光线），是平行的光线，永远不相交。所以当物体（绿色箭咀）在凸透镜的焦点处，即物距 u = f 时，便不能成像。

虚像影像成像光线图：

从上图中可以看出：

影像和物体在凸透镜的同侧，是正立的；
影像由真实光线的反向延长线会聚形成，所以是虚像；
影像比物体大，所以是放大的；
总结：

当物距 u<f 时，凸透镜成正立放大的虚像，u 越小，像越小；
生活中利用放大镜就是为了让观察的物体尽量放大，所以使用时要让观察物体在小于焦距范围内 u<f 离凸透镜尽量远，而不是将放大镜直接放到观察物体上（此时放大倍数最小），如下图所示：

O1 物体（浅绿色箭咀）比较接近凸透镜，产生的像 I1 的放大率比较小；
O2 物体（深绿色箭咀）比较远离凸透镜，产生的像 I2 的放大率比较大，所以更能观察到清晰的直立放大影像。

如果将物体（绿色箭咀）从焦点位置移离凸透镜一小段距离 2f >u>f，画出完成的光线图如下：

此时影像由真实光线会聚而成，所以是实像，是倒立的、放大的，而像与物体分别在凸透镜的两侧；

如再将物体向远离凸透镜方向移动一段距离，并做出光线图如下：

当 u=v=2f 时，物体通过凸透镜成的像的大小与原来物体相等；

继续将物体移离凸透镜，并做出光线图如下：

当 u>2f 时，总是成倒立缩小的实像，就好比一男一女在跳舞一样，为避免大家踩踏到对方的脚，一个向前行另一个就要向后走。

下表图表总结凸透镜的成像规律：

关于凸透镜应用的说明：

1. 生活中用放大镜能看到被放大的物体，而实际上那个大物体并不存在，看到的是虚像，所以原理就是 u<f，在此范围内，物距越大，像越大；
2. 投影机可以把小的图像投影到大的屏幕上，像是真实存在的，所以其原理就是 2f>u>f ，在此范围内，物距越小，像越大；
3. 照相机可以将很大的物体拍摄到一张小小的底片上，其原理就是 u>2f ；在此范围内，物距越大，像越小；即同一台照相机，离物体越远，拍摄范围越广，目标物体的像越小；

所以要在屏幕上看到清晰的影像，物体必须放在 u>f 的范围后面，才可以生成实像和倒转的影像（上下左右倒转）。

A、B 和 C 的选项正正就是物体由 u > 2f （影像缩小），到 u = 2f （影像等大），再到 2f >u>f （影像放大）。

D 的选项问题出在其中一颗星星图案方向出错，金睛火眼的你一定不用放大镜都看得出不同之处啦。

所以恭喜你，答对了，答案是 D。

又等我地嘉豪博士，同大家讲下凸透镜考试时候有什么注意事项和技巧啦。去片～

看完片是不是再清晰了同更深印象呢。

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小編下次再同大家开心 Share 呀 ~

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