光學透鏡 凸透鏡成像規律就是:物體放在焦點之外(wài),在凸透鏡另一側成倒立的實像(xiàng),
實像有縮小、等大(dà)、放大三種。物距越小,像距越大,實像越大。物體放(fàng)在焦點之內,
在凸透鏡同一側成(chéng)正立放(fàng)大的虛像。物(wù)距越大,像距(jù)越大(dà),虛像越大。凹透鏡對光線起發散作用, 它的成像規(guī)律則要複雜得多。
一、實像與虛像
在光學中,由實際光線匯聚(jù)成的像,稱為實像,能用光屏承接;反之,則稱(chēng)為虛像,隻能(néng)由眼睛感覺。有經驗的(de)物理老師(shī),
在講述實像和虛像的區別時,往往(wǎng)會提到這樣一(yī)種區分方法:“實像都是倒立的,而虛像(xiàng)都是正立的。”所謂“正立”和“倒立”,
當然(rán)是相對於原物體而言。
平麵鏡、凸麵(miàn)鏡和凹透鏡所成(chéng)的三種(zhǒng)虛(xū)像,都是正立的;而(ér)凹麵鏡和凸透鏡所成(chéng)的實像,以及小孔成像中所成的實像,
無一例外都(dōu)是(shì)倒立的。當然,凹麵(miàn)鏡和凸(tū)透鏡也可以成虛像,而(ér)它們所成的兩種虛像,同樣是正立的狀態。
那麽(me)人類的眼(yǎn)睛所成的像,是實(shí)像還是虛像呢?我們知(zhī)道,人眼的結構相當於一個凸透鏡,那麽外界物體在視網膜上所(suǒ)成的像,
一定是實像。根據上麵的經(jīng)驗規律,視網膜上的物像似乎應該是倒立的。可是(shì)我們平常(cháng)看見的任(rèn)何物體,明明是正立的啊?
這個與“經驗規律”發生衝(chōng)突(tū)的問題,實際上涉及到大腦皮層的調整(zhěng)作用以及生活經驗的影(yǐng)響(xiǎng)。
當物體與凸透鏡的距離大於透鏡的焦距時(shí),物體成倒立的像,當物體從較遠處向透鏡靠近時,像逐漸變大,像到透鏡的距離也逐漸變大;
當物體與透鏡的距離小於焦距時,物(wù)體成(chéng)放大的像,這個像不是實際折射光(guāng)線的會聚點(diǎn),而是它們的反向延長線的(de)交點,用光屏接收不到(dào),
是虛像。可(kě)與平麵鏡所成(chéng)的虛像對比(不能用(yòng)光屏接收到,隻能(néng)用眼睛看到)。
當物體與的距離大於焦距時,物體成倒立的像(xiàng),這個像是(shì)蠟(là)燭射向凸透鏡的光(guāng)經過凸透鏡會聚(jù)而成的,是實際(jì)光線的會(huì)聚點,
能用光屏承接,是實像。當物體與透鏡的距(jù)離小於焦(jiāo)距時,物體(tǐ)成正立的虛像。
二、凸透(tòu)鏡
凸透(tòu)鏡成像規律
(1)二倍焦(jiāo)距以外,倒立縮小實像;
一倍焦距到二倍焦距,倒立放大(dà)實像;
一倍焦距以內,正(zhèng)立(lì)放(fàng)大虛像(xiàng);
成實(shí)像物和像(xiàng)在凸透鏡異側,成虛像在凸透鏡同側。
(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(shí) | 像的位置 | 像到透鏡的距離v | 應用實例 |
u>2f | 縮小 | 倒立(lì) | 實像 | 與物(wù)異側 | 2f>v>f | 照相機 |
u=2f | 等大 | 倒立 | 實像 | 與物異側 | v=2f | 測焦距 |
2f>u>f | 放大 | 倒立 | 實像 | 與物(wù)異側 | v>2f | 幻燈機 |
u=f | —— | —— | —— | —— | —— | |
u<f | 放大 | 正(zhèng)立 | 虛像 | 與物同側 | —— | 放大鏡 |
為了研究各種猜想,人們(men)經常用光具座(zuò)進行試驗。
蠟燭的(de)燭芯,凸透鏡,光屏應(yīng)盡量保持在同(tóng)一高度上。
(3)凸透鏡成像還滿足(zú)1/v+1/u=1/f
利用透鏡的特殊光線作透(tòu)鏡成像光路:
①、物體(tǐ)處於2倍焦(jiāo)距以外
②、物體處於2倍焦距和1倍焦距之間
③、物體處於焦點以內
④、凹透鏡(jìng)成像光路
實驗研究凸透鏡的(de)成像規律是:當物距在一倍焦距以內時,得到正立、放大(dà)的虛像;
在一倍焦距(jù)到二倍焦距之間時得到倒立(lì)、放大的實像;在二倍焦距以外時,得到倒立、縮小的實像。
透鏡成(chéng)像滿足透鏡成像公式:
對於實像來說:1/u+1/v=1/f
對於虛像來(lái)說(shuō):1/u-1/v=1/f原理(lǐ)應用鏡頭就是一個凸透鏡,要(yào)照的景物就是物體,膠片就是屏幕
照射(shè)在物體上的光經(jīng)過漫反射通過凸透鏡將物體的像成在最後的(de)膠片上,膠片上塗有一層對(duì)光敏感的物質,
它在曝光後發生化學變化,物體的像就被記錄在膠卷上。至於物距、像(xiàng)距的(de)關係與凸透鏡的成像規律完全一樣,
當物(wù)體靠近(jìn)時(shí),像越來越遠(yuǎn),越來越大,最後再(zài)同側成虛像。物距增大,像距減小,像變小;物距減小,像距增大,像變大。
三、凹透鏡
凹透鏡(jìng)成(chéng)像規律
對於薄凹透鏡:當物體為(wéi)實(shí)物時,成正立、縮小的虛像(xiàng),像和物在透鏡的同側;
當物體為虛物,凹(āo)透鏡到虛物的(de)距離為一倍焦距(指絕對(duì)值)以內時,成正立、放大的實像,像與物在透鏡的同側;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為(wéi)一倍焦距(jù)(指(zhǐ)絕對值)時,成像於無窮遠(yuǎn);
當物體為虛物,凹透鏡到(dào)虛物的距(jù)離為一倍焦距以外兩倍焦距以內(均指絕對值)時,成倒立、放大的虛像,像與物在透鏡的(de)異(yì)側;
當(dāng)物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距(指絕對值)時(shí),成與物體同(tóng)樣大小的虛像,像與物在透鏡的異側;
當物體為虛物,凹透鏡到(dào)虛物的距離為兩倍焦距(jù)以外(指絕對值)時,成倒立、縮小(xiǎo)的虛像,像與物在透鏡的(de)異(yì)側。
如果是厚的彎月形(xíng)凹透鏡,情況會更(gèng)複雜。當厚度足夠大時相當於伽利略望遠鏡,厚度更大時還會相當於正透鏡。
原理應用:
近視眼鏡是凹(āo)透鏡;凹透鏡對光線起發(fā)散作(zuò)用,成一個正立、縮小的虛像,像物同(tóng)側,v<u物近像(xiàng)近像變大(dà),物遠像遠像變小
四、凹透鏡與凸透鏡的(de)區別(bié)
⑴結構 凸透鏡是由兩麵磨成球麵的透明鏡體組成
凹透鏡是由兩麵都是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
凹透鏡主要對光線起發(fā)散作用
⑶成像性質 凸透鏡是折射成(chéng)像,成的像可以是 正、倒;虛、實;放、縮,起聚光作用
凹透(tòu)鏡是(shì)折射(shè)成像隻能成縮小的正立像,起散光作用
凸麵鏡是反射成像;凹麵鏡是反射成像
透(tòu)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;
麵(miàn)鏡(包括凸麵鏡)不是(shì)使光線透過,而(ér)是反射回去成像的儀器,光線遵守反射定律。
凸透鏡可以成倒立放大、等大、縮小的實(shí)像或正立放大的虛像。可把平行光會聚於焦點,
也可把焦點發出的光線折射成平行光(guāng)。凹麵鏡隻能(néng)成正立縮小的虛像(xiàng),主要用擴大視野。