光學透鏡 凸透鏡成像規律就是(shì):物體放在焦點之外,在凸透鏡另一側成倒立的實像,
實像有縮小、等大、放大三種。物距越小,像距越大,實像越大。物體放在焦(jiāo)點之內,
在凸透鏡同一側(cè)成正立放大的虛像。物距(jù)越大,像距越大,虛像越大。凹透鏡對光線起(qǐ)發(fā)散作用, 它的成像規律則要複雜得多。
一、實像與虛像
在光(guāng)學中,由實際光線匯聚成的像(xiàng),稱為實像,能用光屏承接;反之,則稱為虛像,隻能由眼睛感(gǎn)覺。有經驗的物理(lǐ)老師,
在講(jiǎng)述實像和虛像的(de)區別時,往往會提到這樣一種區分方法:“實像都是倒立的,而(ér)虛(xū)像都是正立的。”所謂“正立”和(hé)“倒立”,
當然是相對於原物體而言。
平麵(miàn)鏡、凸麵鏡和凹透鏡所成的三種虛像,都是正立的;而凹麵鏡和凸透鏡(jìng)所成的實像,以及小孔(kǒng)成像中所成的(de)實像,
無一例外都是倒立的(de)。當然,凹麵鏡和凸透鏡也可以成虛像,而它們所成的兩種虛像,同樣是正立的狀態。
那麽人類的眼(yǎn)睛所成(chéng)的像,是實像還是虛(xū)像呢?我們知道,人眼(yǎn)的結構相當於一個凸透鏡,那麽外界物體在視網膜上所成的像,
一定是實像。根(gēn)據上麵的經驗規(guī)律,視網膜上的物像似(sì)乎應該是倒立的。可是我們平常看見的(de)任何物(wù)體(tǐ),明明是正立的啊?
這個與“經驗規(guī)律”發生衝突(tū)的問題,實際上涉及到(dào)大腦皮層的調(diào)整作用以及生活經驗的影響。
當物體與凸透鏡的距離大於透鏡的焦距時,物體成倒立的像,當物體從較遠處向透鏡靠近時,像逐漸變(biàn)大,像到(dào)透鏡的(de)距離也逐漸(jiàn)變大;
當物體與透鏡的距離小於焦距時,物體成放大的像,這個像不是實際折射(shè)光線的會聚點,而是它們的反向延長線的交點,用光屏接收不到,
是虛(xū)像。可與平麵鏡所成(chéng)的虛像對比(不能用光屏接收到,隻能用眼睛看到)。
當物體與的距離大於焦距時,物體成倒立的像,這個像是蠟(là)燭射向凸透鏡(jìng)的光經過凸透鏡會聚而成的,是實際光(guāng)線的(de)會聚點,
能用光屏承接,是實像。當物體(tǐ)與透鏡的距離小於焦距時,物體成正立的虛像。
二、凸透鏡
凸透鏡成像規律
(1)二倍焦距以外,倒立縮小實像;
一倍焦距到(dào)二倍焦距,倒立(lì)放大實像;
一倍(bèi)焦距以內,正立放大虛像;
成實像物和像在凸透鏡異側,成(chéng)虛像在凸透鏡同側。
(2)一倍焦距分虛實
兩倍焦距分大小
物近像遠像(xiàng)變大
物遠像近像變小
物體到透鏡的(de)距離u | 像的大小 | 像的正倒 | 像的虛實 | 像的位置 | 像到透鏡的距離v | 應用實例 |
u>2f | 縮小 | 倒立 | 實像 | 與物異側 | 2f>v>f | 照相(xiàng)機 |
u=2f | 等大 | 倒立 | 實像 | 與物異側 | v=2f | 測(cè)焦距 |
2f>u>f | 放大 | 倒立 | 實像 | 與物異側 | v>2f | 幻燈機 |
u=f | —— | —— | —— | —— | —— | |
u<f | 放大 | 正立 | 虛像 | 與物(wù)同側 | —— | 放大(dà)鏡 |
為了研究各種猜想,人們(men)經常用光具座進行試驗。
蠟燭的燭芯,凸透鏡,光屏應盡量保持在同一高度上。
(3)凸透鏡成像還滿足1/v+1/u=1/f
利用透鏡的特殊光線作透鏡成像光路(lù):
①、物體處於(yú)2倍焦距以外
②、物體處於(yú)2倍焦距和1倍焦(jiāo)距之間
③、物體(tǐ)處於焦點以內
④、凹透鏡成像光路
實驗研究凸透鏡的成像規律是:當(dāng)物距在一倍(bèi)焦距以內時,得到正立、放大的虛像;
在(zài)一倍焦距到二倍(bèi)焦(jiāo)距之間時得到倒立、放大的實像;在二倍焦距以外時,得到倒(dǎo)立、縮小的實(shí)像。
透鏡成像(xiàng)滿(mǎn)足(zú)透鏡成像公式:
對於實像來說:1/u+1/v=1/f
對於虛像來說:1/u-1/v=1/f原理應用鏡頭就是一個凸透鏡(jìng),要照的景物就是物體,膠(jiāo)片就是屏幕
照射在物體上的光經過漫反射(shè)通過凸透鏡將物體的像成在最後的膠片上(shàng),膠片上塗有一層對光敏感的物質,
它在曝光後發生化學變化,物(wù)體的像就被記錄在膠卷上。至於(yú)物距、像(xiàng)距的(de)關係與凸透鏡的成像規律(lǜ)完全一樣,
當物體靠近時,像越來越遠,越來越大,最後再同側(cè)成(chéng)虛像。物距增大,像距減小,像(xiàng)變小;物距減小,像距增大(dà),像變大。
三、凹透(tòu)鏡
凹透鏡成像規律
對於薄凹透鏡:當物體為實物時,成正立、縮小(xiǎo)的虛像(xiàng),像(xiàng)和物(wù)在透鏡的同側;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距(指絕對值)以內時,成正立、放大的實像,像與物在透鏡的同側;
當(dāng)物體(tǐ)為虛物,凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距(指絕對值)時,成(chéng)像於無窮遠;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距以(yǐ)外兩倍焦距以內(均指絕對值)時,成倒立(lì)、放大的虛像(xiàng),像與(yǔ)物在透鏡的異側;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物(wù)的距離為(wéi)兩倍焦距(指絕(jué)對值)時,成與物體同樣大小的虛像,像與物(wù)在透鏡的異側;
當物體為虛物(wù),凹透鏡到虛物的距離為兩(liǎng)倍焦距以外(指絕對值)時,成倒立、縮小的虛像,像與物在透鏡的異側。
如(rú)果是(shì)厚的彎(wān)月形凹透鏡,情況會更複雜。當厚度足夠大時相當於伽利略望(wàng)遠(yuǎn)鏡,厚度更大時還會相當於正透鏡。
原理應用:
近視眼鏡是凹透(tòu)鏡;凹透鏡(jìng)對光線起發散作用,成一個(gè)正立、縮小的虛像,像(xiàng)物同側,v<u物近(jìn)像近像變大,物遠像遠像變小
四、凹透鏡與凸透鏡的區(qū)別
⑴結構 凸透鏡是由兩麵磨成球(qiú)麵的透明鏡體組成
凹透(tòu)鏡是由兩麵都(dōu)是(shì)磨成凹球麵透明鏡體組成
⑵對光線的作用 凸透鏡主要對光線起會聚作用(yòng)
凹透鏡主(zhǔ)要對光線起發(fā)散作用
⑶成像(xiàng)性質 凸透鏡是折射成(chéng)像,成的像(xiàng)可以是 正(zhèng)、倒;虛、實;放、縮,起聚光作用
凹透鏡是折射成像隻(zhī)能成縮小的正立像(xiàng),起散光作用
凸麵鏡是反射成像;凹麵鏡是反射成像
透鏡(包括凸透鏡)是使光線透過,使用光線折後成像的儀器,光線遵守折射定律(lǜ);
麵鏡(包括凸麵鏡)不是使光線透過,而是反射回去成像的儀器,光線遵守反射定律。
凸透鏡可以(yǐ)成倒立(lì)放大、等大、縮小的實像或正立放大的虛像。可把平行光會聚於焦點,
也(yě)可把焦點發出的光線折射成平行光。凹(āo)麵鏡隻能成正(zhèng)立縮小的虛像,主(zhǔ)要用擴(kuò)大視野。