凸透鏡成像規(guī)律物體放到焦點(diǎn)之外,在凸透鏡另左側(cè)成倒立的虛像,虛像有縮小、等大、放大三種。物距越小,像距越大,虛像越大。物體放到焦點(diǎn)之內(nèi),在凸透鏡同兩側(cè)成正立放大的實(shí)像。物距越大,像距越小,實(shí)像越小。
在光學(xué)中,由實(shí)際光線凝聚成的像,稱為虛像,能用光屏承接;反之,則稱為實(shí)像,只能由耳朵覺得。有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)學(xué)老師,在述說虛像和實(shí)像的區(qū)別時(shí),常常會(huì)提及這樣一種分辨方式:“實(shí)像都是倒立的,而實(shí)像都是正立的。”所謂“正立”和“倒立”,其實(shí)是相對(duì)于原物體而言。
平面鏡、凸面鏡和凹透鏡所成的三種實(shí)像,都是正立的;而凹面鏡和凸透鏡所成的虛像,以及小孔成像中所成的虛像,無一例外都是倒立的。其實(shí),凹面鏡和凸透鏡也可以成實(shí)像,而它們所成的兩種實(shí)像,同樣是正立的狀態(tài)。
這么人類的耳朵所成的像,是虛像還是實(shí)像呢?我們曉得,人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡,這么外界物體在黃斑上所成的像,一定是虛像。按照前面的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,黃斑上的物像雖然應(yīng)當(dāng)是倒立的。而且我們平時(shí)看到的任何物體,明明是正立的啊?這個(gè)與“經(jīng)驗(yàn)規(guī)律”發(fā)生沖突的問題,實(shí)際上涉及到腦部皮層的調(diào)整作用以及生活經(jīng)驗(yàn)的影響。
當(dāng)物體與凸透鏡的距離小于透鏡的焦距時(shí),物體成倒立的像,當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡緊靠時(shí),像逐步變大,像到透鏡的距離也逐步變大;當(dāng)物體與透鏡的距離大于焦距時(shí),物體成放大的像,這個(gè)像不是實(shí)際折射光線的會(huì)聚點(diǎn),而是它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn),用光屏接收不到,是實(shí)像。可與平面鏡所成的實(shí)像對(duì)比(不能用光屏接收到,只能用耳朵聽到)。
當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí),物體成倒立的像,這個(gè)像是蠟燭射向凸透鏡的光經(jīng)過凸透鏡會(huì)聚而成的,是實(shí)際光線的會(huì)聚點(diǎn),能用光屏承接,是虛像。當(dāng)物體與透鏡的距離大于焦距時(shí),物體成正立的實(shí)像。
與凸透鏡的區(qū)別
一.結(jié)構(gòu)不同
凸透鏡是由兩面磨成球面的透明鏡體組成
凹面鏡是由兩面都是磨成凹球面透明鏡體組成
二.對(duì)光線的作用不同
凸透鏡主要對(duì)光線起會(huì)聚作用
凹面鏡主要對(duì)光線起發(fā)散作用
三.成像性質(zhì)不同
凸透鏡是折射成像
凹面鏡是折射成像凸透鏡是折射成像成的像可以是正、倒;虛、實(shí);放、縮。起聚光作用
凹面鏡是折射成像只能成縮小的正立像。起近視作用透鏡(包括凸透鏡)是使光線透過,使用光線折后成像的儀器,光線遵循折射定理。面鏡(包括凸面鏡)不是使光線透過,而是反射回來成像的儀器,光線遵循反射定理。
凸透鏡可以成倒立放大、等大、縮小的虛像或正立放大的實(shí)像。可把平行光會(huì)聚于焦點(diǎn)初中凸透鏡成像規(guī)律表格,也可把焦點(diǎn)發(fā)出的光線折射成平行光。凸面鏡只能成正立縮小的實(shí)像,主要用擴(kuò)大視野。
(1)二倍焦距以外,倒立縮小虛像;
一倍焦距到二倍焦距,倒立放大虛像;
一倍焦距以內(nèi),正立放大實(shí)像;
成虛像物和像在凸透鏡異側(cè),成實(shí)像在凸透鏡同側(cè)。
(2)
一倍焦距分虛實(shí)
兩倍焦距分大小
凸透鏡成像規(guī)律表格
物體到透鏡的距離u像的大小像的正倒像的虛實(shí)像到透鏡的距離v應(yīng)用實(shí)例
u是物距v是像距f是焦距
u>2f,縮小倒立虛像2f>v>f照像機(jī)
u=2f,等大倒立虛像v=2f
2f>u>f放大倒立虛像v>2f放映機(jī),幻燈機(jī),投影機(jī)
u=f不成像平行光源:頭燈
u為了研究各類猜測(cè),人們常常用光具座進(jìn)行試驗(yàn)。
蠟燭,凸透鏡,光屏應(yīng)盡量保持在同一條直線上。
(3)凸透鏡成像還滿足1/v+1/u=1/f
借助透鏡的特殊光線作透鏡成像光路:
(1)、物體處于2倍焦距以外
(2)、物體處于2倍焦距和1倍焦距之間
(3)、物體處于焦點(diǎn)以內(nèi)
(4)、凹透鏡成像光路
實(shí)驗(yàn)研究凸透鏡的成像規(guī)律是:當(dāng)物距在一倍焦距以內(nèi)時(shí),得到正立、放大的實(shí)像;在一倍焦距到二倍焦距之間時(shí)得到倒立、放大的虛像;在二倍焦距以外時(shí),得到倒立、縮小的虛像。
該實(shí)驗(yàn)就是為了研究否認(rèn)這個(gè)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中,有下邊這個(gè)表:
物距u像的性質(zhì)像的位置
正立或倒立放大或縮小實(shí)像或虛像與物同側(cè)與異側(cè)像距v
u>2f倒立縮小虛像異側(cè)fu=2f倒立等大虛像異側(cè)v=2f此時(shí)物體與像的距離是最小的,既4倍焦距。
f2f
u=f不成像
u這就是為了否認(rèn)那種規(guī)律而設(shè)計(jì)的表格。雖然,透鏡成像滿足透鏡成像公式:
1/u(物距)+1/v(像距)=1/f(透鏡焦距)
拍照機(jī)運(yùn)用的就是凸透鏡的成像規(guī)律
鏡頭就是一個(gè)凸透鏡,要照的景物就是物體,膠卷就是屏幕
照射在物體上的光經(jīng)過漫反射通過凸透鏡將物體的像成在最后的膠卷上
膠卷上涂有一層對(duì)光敏感的物質(zhì)初中凸透鏡成像規(guī)律表格,它在爆光后發(fā)生物理變化,物體的像就被記錄在膠片上
至于物距、像距的關(guān)系與凸透鏡的成像規(guī)律完全一樣
物體緊靠時(shí),像越來越遠(yuǎn),越來越大,最后再同側(cè)成實(shí)像。
物距減小,像距降低,像變小;物距降低,像距減小,像變大。