凸透镜成像的规律

发布网友 发布时间：2022-03-06 18:53

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热心网友 时间：2022-03-06 20:23

凸透镜成像规律
物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。物距越小，像距越大，实像越大。物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越大，像距越大，虚像越大。
在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像；反之，则称为虚像。有经验的物理老师，在讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”，当然是相对于原像而言。
平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像，都是正立的；而凹面镜和凸透镜所成的实像，以及小孔成像中所成的实像，无一例外都是倒立的。当然，凹面镜和凸透镜也可以成虚像，而它们所成的两种虚像，同样是正立的状态。
那么人类的眼睛所成的像，是实像还是虚像呢？我们知道，人眼的结构相当于一个凸透镜，那么外界物体在视网膜上所成的像，一定是实像。根据上面的经验规律，视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体，明明是正立的啊？这个与“经验规律”发生冲突的问题，实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。
当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。可与平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。
当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像。
与凸透镜的区别
一.结构不同
凸透镜是由两面磨成球面的透明镜体组成
凹面镜是由一面是凹面而另一面不透明的镜体组成
二.对光线的作用不同
凸透镜主要对光线起折射作用
凹面镜主要对光线起反射作用
三.成像性质不同
凸透镜是折射成像
凹面镜是反射成像凸透镜是折射成像 成的像可以是 正、倒；虚、实；放、缩。起聚光作用
凹面镜是反射成像 只能成缩小的正立像。起散光作用透镜（包括凸透镜）是使光线透过，使用光线折后成像的仪器，光线尊守折射定律。面镜（包括凸面镜）不是使光线透过，而是反射回去成像的仪器，光线尊守反射定律。
凸透镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。也可把平行光会聚，可把焦点发出的光线折射成平行光。凸面镜只能成正立缩小的虚像，主要用扩大视野。
(1)二倍焦距以外，倒立缩小实像；
一倍焦距到二倍焦距，倒立放大实像；
一倍焦距以内，正立放大虚像；
成实像物和像在凸透镜异侧，成虚像在凸透镜同侧。
(2)
一倍焦距分虚实
两倍焦距分大小
凸透镜成像规律表格
物体到透镜的距离u 像的大小 像的正倒 像的虚实 像到透镜的距离v 应用实例
u>2f， 缩小 倒立 实像 2f>v>f 照相机
u=2f, 等大 倒立 实像 v=2f
2f>u>f 放大 倒立 实像 v>2f 放映机,幻灯机
u=f 无 无 无
u<f 放大 正立 虚像 无
（3）凸透镜成像还满足1/v+1/u=1/f
利用透镜的特殊光线作透镜成像光路：
（1）、物体处于2倍焦距以外
（2）、物体处于2倍焦距和1倍焦距之间
（3）、物体处于焦点以内
（4）、凹透镜成像光路
实验研究凸透镜的成像规律是：当物距在一倍焦距以内时，得到正立、放大的虚像；在一倍焦距到二倍焦距之间时得到倒立、放大的实像；在二倍焦距以外时，得到倒立、缩小的实像。
该实验就是为了研究证实这个规律。实验中，有下面这个表：
物 距 u 像的性质 像的位置
正立或倒立 放大或缩小虚像或实像 与物同侧与异侧像距v
u>2f 倒立缩小 实像异侧 f<v<2f
u=2f 倒立等大 实像异侧 v=2f
f<u<2f 倒立放大 实像异侧 v>2f
u=f －－ － －－
u<f 正立 放大 虚像 同侧 u,v同侧
这就是为了证实那个规律而设计的表格。其实，透镜成像满足透镜成像公式：
1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透镜焦距）
照相机运用的就是凸透镜的成像规律
镜头就是一个凸透镜，要照的景物就是物体，胶片就是屏幕
照射在物体上的光经过漫反射通过凸透镜将物体的像成在最后的胶片上
胶片上面有感光的化学物质，通过瞬间的照射就将远处的景物的像记录在底片上了
至于物距、像距的关系与凸透镜的成像规律完全一样

热心网友 时间：2022-03-06 21:41

凸透镜的光路图中有三条特殊光线，它们的传播方向是特定的，掌握这三条光线的具体传播情况，不但对凸透镜的光路图的画法有帮助，同时对凸透镜成像规律的作图法得出有重要作用。

凸透镜三条特殊光线：（1）过光心的光线，其传播方向不改变；（2）平行主光轴的光线过焦点；（3）过焦点射向凸透镜的光线折射后将平行主光轴传播。三条光线的传播方向如图1所示。

具体应用：

1、凸透镜对光线作用的光路图

关于体现凸透镜对光线的作用的光路图有两个：一是平行主光轴的一束光经凸透镜的传播；二是放在焦点的点光源射向凸透镜的光线经凸透镜折射后的传播。如图2所示。如何准确画出光路图，可以通过记住凸透镜对光线的会聚作用的基础上，记住这两种具体的传播情况。但这需要记忆的量较大，并且这种机械记忆容易遗忘。而如果记住三条特殊光线的传播则很容易画出光路图，并且实际上我们只需记两条光线即可，因为其中的（2）、（3）已知一条即可根据光路可逆知道另一条。

2、也许认为这很简单，何必如此麻烦？

在凸透镜的特殊作图中就可看出其用处之大了。如图3甲所示，如何画出图中光线的传播，用一般的方法很难做出。下面我们用三条特殊光线作图：再画两条平行原光线的光线，一条过光心，一条过焦点；画出这两条光线的折射光线，交于A点；则原光线定过A点，可画出待求光线。如图3乙所示

3、运用作图法得出凸透镜成像规律

课本上凸透镜成像规律是通过实验的方法得出的，实际上也可以通过作图的方法得出。特别在我们急需这些知识，但就是想不起来时，我们就可用作图法简单的几笔就得出，这不失为一种用处很大的方法。而这种方法的前提是需要知道三条特殊光线的传播。具体做法：在凸透镜的主光轴上两侧分别标出焦点和二倍焦距处，按物距要求在主光轴上画出物体（用带箭头的线段表示），从物体的箭头出发出两条光线射向凸透镜，这两条光线必须是三条特殊光线中的两条，如果在另一侧相交于一点，则这一点就为箭头的实像点，垂直主光轴画出整个像，从图中很容易看出像的性质。如果在另一侧光线是发散的，则其反向延长线相交的点为箭头的虚像点。图4为当物距大于焦距而小于二倍焦距时成像的光路图。从图中我们很容易看出：当物距大于焦距而小于二倍焦距时，成倒立、放大的实像，像距大于二倍焦距。

特别在研究当物距等于二倍焦距时，由于实验器材的缘故，我们几乎不能得出其成像规律，只有借助作图法才可得到。如图5所示。从图中可准确得出用此方法才能得到的规律：物像等大，像距恰为二倍焦距。其像的大小既可通过用刻度尺测量得出，也可通过几何证明两三角形全等得到。

热心网友 时间：2022-03-06 23:15

分为三种情况：
1.物体位于焦距以内时，在同一侧得到正立、放大的虚像.
放大镜应用这一原理。

2.物体位于焦距与2倍焦距之间时，在另一侧得到倒立、放大的实像。
放映机应用这一原理。

3.物体位于2倍焦距以外时，在另一侧得到倒立、缩小的实像.
照相机应用这一原理。

热心网友 时间：2022-03-07 01:23

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