透鏡成像規(guī)律

1、凸透鏡成像規(guī)律在光學(xué)中，由實(shí)際光線會(huì)聚而成，且能在光屏上呈現(xiàn)的像稱為實(shí)像；由光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚而成，且不能在光屏上呈現(xiàn)的像稱為虛像。講述實(shí)像和虛像的區(qū)別時(shí)，往往會(huì)提到這樣一種區(qū)分方法：“實(shí)像都是倒立的，而虛像都是正立的?！比绻呛竦膹澰滦伟纪哥R，情況會(huì)更復(fù)雜。當(dāng)厚度足夠大時(shí)相當(dāng)于伽利略望遠(yuǎn)鏡，厚度更大時(shí)還會(huì)相當(dāng)于正透鏡。一、透鏡區(qū)別1、結(jié)構(gòu)凸透鏡：邊緣薄、中間厚，至少要有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面。可分為雙凸、平凸及凹凸透鏡三種。凹透鏡：邊緣厚、中間薄，至少要有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面?？煞譃殡p凹、平凹及凸凹透鏡三種。2、對(duì)光線作用凸透鏡主要對(duì)光線起會(huì)聚作用。凹透鏡主要

2、對(duì)光線起發(fā)散作用。3、成像性質(zhì)凸透鏡是折射成像，成的像可以是正立、倒立；虛像、實(shí)像；放大、等大、縮小。凹透鏡是折射成像，只能成正立、縮小的虛像。對(duì)光線起發(fā)散作用。二、總結(jié)1、表格總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律物距(u)像距(v)正倒大小虛實(shí)應(yīng)用特點(diǎn)物，像的位置關(guān)系u>2f2f>v>f倒立縮小實(shí)像照相機(jī)、攝像機(jī)-物像異側(cè)u=2fv=2f倒立等大實(shí)像精確測(cè)焦儀成像大小的分界點(diǎn)物像異側(cè)2f>u>fv>2f倒立放大實(shí)像幻燈機(jī)、電影放映機(jī)、投影儀-物像異側(cè)u=f-不成像強(qiáng)光聚焦手電筒成像虛實(shí)的分界點(diǎn)-f>uv>u正立放大虛像放大鏡虛像在物體同側(cè)虛像在物體之后物像同側(cè)2

3、、規(guī)律總結(jié)規(guī)律1：當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實(shí)像。此時(shí)像距小于物距，像比物小，物像異側(cè)。應(yīng)用：照相機(jī)、攝像機(jī)。規(guī)律1規(guī)律2：當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，則像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的實(shí)像。此時(shí)物距等于像距，像與物大小相等，物像異側(cè)。規(guī)律2規(guī)律3：當(dāng)物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時(shí)，則像距大于2倍焦距， 成倒立、放大的實(shí)像。此時(shí)像距大于物距，像比物大，像位于物的異側(cè)。應(yīng)用：投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。規(guī)律3規(guī)律4：當(dāng)物距等于1倍焦距時(shí)，則不成像，成平行光射出。規(guī)律4規(guī)律5：當(dāng)物距小于1倍焦距時(shí)，則成正立、放大的虛像。此時(shí)像距大于物距，像比物大，物像同側(cè)。

4、應(yīng)用：放大鏡。規(guī)律53、記憶口訣（1）一倍焦點(diǎn)分虛實(shí)，二倍焦點(diǎn)分大小，二倍焦點(diǎn)物像等。實(shí)像總是異側(cè)倒。物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。虛像總是同側(cè)正。物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大，物近像近像變小。像的大小像距定，像兒追著物體跑，物距像距和在變。（2）一倍焦距分虛實(shí)，兩倍焦距分大小。物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。注：這里所指的一倍焦距是說平行光源通過透鏡匯聚到主光軸的那一點(diǎn)到透鏡光心的距離,也可直接稱為焦距；兩倍焦距就是指該距離的兩倍凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn)：2f點(diǎn)是成放大、縮小實(shí)像的分界點(diǎn)；f點(diǎn)是成實(shí)像、虛像的分界點(diǎn)。薄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）注：透鏡成像

5、公式是針對(duì)薄透鏡而言，所謂薄透鏡是指透鏡厚度在計(jì)算物距、像距等時(shí)，可以忽略不計(jì)的透鏡。當(dāng)透鏡很厚時(shí)，必須考慮透鏡厚度對(duì)成像的影響。（3）凸透鏡、把光聚，成象規(guī)律真有趣；兩倍焦距分大小，一倍焦距分虛實(shí)；二焦以外倒實(shí)小，我們用作照相機(jī)；一二焦間倒實(shí)大，我們用作投影儀；焦點(diǎn)以內(nèi)正大虛，我們用作放大鏡；欲想得到等實(shí)象，兩倍焦距物體放；焦點(diǎn)之位不成象，點(diǎn)光可變平行光；成象規(guī)律記心間，透鏡應(yīng)用法無邊。 物近（遠(yuǎn)），像遠(yuǎn)（近），像變大（小）。（4）物進(jìn)像退，像越退越大，大像總在小像后，同向移動(dòng)。（5）一焦分虛實(shí)，二焦分大??；虛像同側(cè)正，實(shí)像異側(cè)倒；物進(jìn)像遠(yuǎn)大，巧記活運(yùn)用。三、成像實(shí)驗(yàn)光具座為了研究各種猜想，

6、人們經(jīng)常用光具座進(jìn)行試驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使他們的中心與燭焰中心盡量保持在同一水平高度上，以保證燭焰的像能成在光屏的中央。（2）實(shí)驗(yàn)過程中，保持凸透鏡位置不變，改變蠟燭或光屏與凸透鏡的距離，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)作透鏡成像光路：將蠟燭置于2倍焦距以外，觀察現(xiàn)象將蠟燭置于2倍焦距和1倍焦距之間，觀察現(xiàn)象將蠟燭置于一倍焦距以內(nèi)，觀察現(xiàn)象作凸透鏡成像光路進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)（3-5次，尋找實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律）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、放大的虛像；（除物距等于焦距時(shí)，在此時(shí)不成像）在一倍焦距到二倍焦距之間時(shí)得到倒立、放大的實(shí)像；在二倍焦距以外時(shí)，得到

7、倒立、縮小的實(shí)像。四、測(cè)量焦距1、器材光具座，光屏，刻度尺，凸透鏡2、步驟將凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)讓光屏與凸透鏡在另一側(cè)承接光斑改變光屏與凸透鏡間的距離當(dāng)光屏上的光斑最小，最亮?xí)r，固定。在白紙與凸透鏡的位置，用刻度尺（或利用圓規(guī)張角測(cè)出凸透鏡中心與光斑之間的距離，截取圓規(guī)張角間長(zhǎng)度）再測(cè)量出此時(shí)凸透鏡中心與光斑之間的距離，此距離即為凸透鏡的焦距。3、注意1.在陽(yáng)光下有效，陰雨天氣放大鏡有可能不能形成光斑！2.在強(qiáng)光下注意火苗，遠(yuǎn)離可燃物，以防引發(fā)火災(zāi)。3.要使凸透鏡，光屏中心和蠟燭焰心在同一直線上。4、規(guī)律記憶（一）1.u>2f，倒立縮小的實(shí)像 f<v<2f 照相機(jī)簡(jiǎn)記為：外中倒小實(shí)

8、（或物遠(yuǎn)像近像變小）2.u=2f, 倒立等大的實(shí)像 v=2f 可用來測(cè)量凸透鏡焦距簡(jiǎn)記為：兩兩倒等實(shí)（或物等像等像不變）3.2f>u>f 倒立放大的實(shí)像 v>2f 放映機(jī)，幻燈機(jī)，投影機(jī)簡(jiǎn)記為：中外倒大實(shí)（或物近像遠(yuǎn)像變大）4.u=f 不成像 平行光源 探照燈簡(jiǎn)記為：點(diǎn)上不成像（或物等焦距不成像）5.u<f正立放大的虛像 無 虛像在物體同側(cè) 放大鏡簡(jiǎn)記為：點(diǎn)內(nèi)正大虛（或物小焦距像大虛）注：u大于2f簡(jiǎn)稱為遠(yuǎn)離凸透鏡遠(yuǎn)一些；u小于2f且大于f簡(jiǎn)稱為近離凸透鏡近一些（二）物三像二 小實(shí)倒 物二像三 倒大實(shí) 物與像同側(cè)正大虛物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小，1倍焦距分虛實(shí)，2倍

9、焦距分大小。（三）二環(huán)外，拾到小相機(jī)。一二環(huán)間，拾到大投影。一環(huán)內(nèi)， 打假正經(jīng)。注解：二環(huán)外：二倍焦距以外拾到：拾，實(shí)（實(shí)像。 到，倒（倒立） 應(yīng)用：照相機(jī)打：放大假，虛（虛像）經(jīng)，放大鏡凸透鏡成像規(guī)律五幅圖（1）當(dāng)u>2f時(shí)，fv2f，成倒立、縮小的實(shí)像（2）當(dāng)u=2f時(shí)，v=2f，成倒立、等大的實(shí)像（3）當(dāng)f<u<2f時(shí)，v>2f，成倒立、放大的實(shí)像（4）當(dāng)u=f時(shí)不能成像（5）當(dāng)u<f（v<0）時(shí)成正立、放大的虛像凹透鏡成像凹透鏡成像規(guī)律凹透鏡成像。成虛像時(shí)，若是放大的一定是凸透鏡生成的，縮小的一定是凹透鏡生成的。無論是什么透鏡生成的虛像一定是正立的成

10、像規(guī)律凹透鏡成像規(guī)律：只能生成縮小的正立的虛像。成虛像時(shí)，若是放大鏡是凸透鏡生成的，縮小的一定是凹透鏡生成的。并且凹透鏡成像一定是正立的。凹透鏡凹透鏡亦稱為負(fù)球透鏡，鏡片的中央薄，周邊厚，呈凹形，所以又叫凹透鏡。凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用。平行光線通過凹球面透鏡發(fā)生偏折后，光線發(fā)散，成為發(fā)散光線，不可能形成實(shí)性焦點(diǎn)，沿著散開光線的反向延長(zhǎng)線，在投射光線的同一側(cè)交于F點(diǎn)，形成的是一虛焦點(diǎn)（凹透鏡有兩個(gè)虛焦點(diǎn)）。公式凹透鏡成像規(guī)律(u為物距，v為像距，f為焦距，與凸透鏡一樣）1、對(duì)于薄凹透鏡：當(dāng)物體為實(shí)物時(shí)，成正立、縮小的虛像，像和物在透鏡的同側(cè)；當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距以內(nèi)時(shí)，成正立

11、、放大的實(shí)像，像與物在透鏡的同側(cè)；當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距時(shí)，成像于無窮遠(yuǎn)；當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距以外兩倍焦距以內(nèi)時(shí)，成倒立、放大的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)；當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距時(shí)，成與物體同樣大小的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)；當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距以外時(shí)，成倒立、縮小的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)。2、如果是厚的彎月形凹透鏡，情況會(huì)更復(fù)雜。當(dāng)厚度足夠大時(shí)相當(dāng)于伽利略望遠(yuǎn)鏡，厚度更大時(shí)還會(huì)相當(dāng)于正透鏡。應(yīng)用例題例1 老奶奶用放大鏡看報(bào)時(shí)，為了看到更大的清晰的像，她常常這樣做（ ）A報(bào)與放大鏡不動(dòng)，眼睛離報(bào)遠(yuǎn)些B報(bào)與眼睛不

12、動(dòng)，放大鏡離報(bào)遠(yuǎn)一些C報(bào)與放大鏡不動(dòng)，眼睛離報(bào)近一些D報(bào)與眼睛不動(dòng)，放大鏡離報(bào)近一些解析：放大鏡是凸透鏡，由凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)物體在一倍焦距以內(nèi)的時(shí)候，物距越大，像距越大，像也越大。也可從成像原理得出結(jié)論，平行于主軸的光線不變，而隨著物體的遠(yuǎn)離透鏡，過光心的光線越來越平緩，所以兩條光線的反向延長(zhǎng)線交點(diǎn)就離透鏡越遠(yuǎn)，像就越大。也就是在一倍焦距以內(nèi)的時(shí)候，物體離焦點(diǎn)越近，像越大。所以答案為B。例2 小明拿著一個(gè)直徑比較大的實(shí)驗(yàn)用的放大鏡，伸直手臂觀看遠(yuǎn)處的物體，他可以看到物體的像，下面說法中正確的是（ ）A射入眼中的光一定是由像發(fā)出的B像一定是虛像C像一定是倒立的D像一定是放大的解析：放大

13、鏡是凸透鏡，在手拿凸透鏡，并伸直了手臂看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，物距遠(yuǎn)大于兩倍焦距，所以會(huì)成像在手內(nèi)側(cè)稍大于一倍焦距處。而人的眼睛在一個(gè)手臂以外，所以進(jìn)入人眼的光線肯定是折射光線匯聚成像后再分開的光線，我們看到就好像是從像發(fā)出的。這個(gè)像肯定是倒立縮小的實(shí)像。所以答案是C。而選項(xiàng)A中并非所有進(jìn)入人眼的光線都是從像發(fā)出來的。二、作為放映機(jī)鏡頭的應(yīng)用例3 在農(nóng)村放映電影，試鏡頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)屏上的影像小了一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)怎樣調(diào)整放映機(jī)（ ）A放映機(jī)離屏遠(yuǎn)一些，膠片離鏡頭遠(yuǎn)一些B放映機(jī)離屏遠(yuǎn)一些，膠片離鏡頭近一些C放映機(jī)離屏近一些，膠片離鏡頭遠(yuǎn)一些D放映機(jī)離屏近一些，膠片離鏡頭近一些解析：這是一道凸透鏡的應(yīng)用題，電影放映機(jī)

14、鏡頭（凸透鏡）的焦距是不變的，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，膠片距透鏡焦點(diǎn)的距離越近，屏上成的像越大，同時(shí)，屏離透鏡越遠(yuǎn)。凸透鏡成像，物體越靠近焦點(diǎn)，成的像越大，此時(shí)像離凸透鏡越遠(yuǎn)（實(shí)像、虛像都有這個(gè)規(guī)律）。反過來，物體離凸透鏡越遠(yuǎn)，成的實(shí)像越小，像越靠近焦點(diǎn)。凹透鏡成像，物體體離凹透鏡越遠(yuǎn)，所成的像越小，像越靠近虛焦點(diǎn)。從上述分析可知，本題的正確選項(xiàng)為B。三、作為照相機(jī)鏡頭的應(yīng)用例4 某同學(xué)拍畢業(yè)合影后，想拍一張單身像。攝影師應(yīng)采取的方法是（ ）A使照相機(jī)靠近同學(xué)，同時(shí)鏡頭往后縮，離膠片近些B使照相機(jī)靠近同學(xué)，同時(shí)鏡頭往前伸，離膠片遠(yuǎn)些C使照相機(jī)遠(yuǎn)離同學(xué)，同時(shí)鏡頭往后縮，離膠片近些D使照相機(jī)遠(yuǎn)離同學(xué)，

15、同時(shí)鏡頭往前伸，離膠片遠(yuǎn)些解析：照相機(jī)鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。鏡頭后是暗箱，膠片裝在暗箱底部，膠片相當(dāng)于光屏；當(dāng)拍完合影后，再拍單身像，像要變大。成像時(shí)要使像變大，物距應(yīng)減小，同時(shí)增大像距，即拉長(zhǎng)暗箱或使鏡頭前伸。從上述分析可知，本題的正確選項(xiàng)為B。例5 用照相機(jī)拍攝水池底部的物體時(shí)，若保持照相機(jī)的位置不變，比較池中有水和無水兩種情況（假設(shè)兩種情況下，人眼看到的物體等大），則有水時(shí)（ ）A暗箱應(yīng)略短一些，得到的像會(huì)略大些B暗箱應(yīng)略短一些，得到的像會(huì)略小些C暗箱應(yīng)略長(zhǎng)一些，得到的像會(huì)略大些D暗箱應(yīng)略長(zhǎng)一些，得到的像會(huì)略小些解析：根據(jù)照相機(jī)成像原理，當(dāng)物距減小時(shí)，像距變大，要在膠片上得到物體清晰的像

16、，應(yīng)將暗箱適當(dāng)縮短一些，同時(shí)，膠片上的像將比原來的像略大一些。本例中，池水中有水時(shí)水池底部的物體由于光的折射看起來比實(shí)際位置偏高，當(dāng)把水排掉無水后，池底的物體相對(duì)人來說變遠(yuǎn)了，如果仍然想在原來的位置用此照相機(jī)拍到這個(gè)物體清晰的照片，根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物遠(yuǎn)像近像變小，可知他應(yīng)該調(diào)整照相機(jī)，使鏡頭后縮，暗箱應(yīng)略短些反之有水時(shí)，物體由于光的折射看起來比實(shí)際位置偏高，物近像遠(yuǎn)像變大，使鏡頭前移，暗箱應(yīng)略長(zhǎng)些，所得的像會(huì)略大些故選C例6 測(cè)繪人員繪制地圖時(shí)，需要在空中的飛機(jī)上向地面照相，稱為航空攝影，若使用航空攝影照相機(jī)的鏡頭焦距為50mm，則底片到鏡頭的距離為（ ）A10mm之內(nèi)B略小于50mmC略大于50mmD等于50mm解析：航空攝影是指在飛機(jī)上向地面拍照，由于物體距離凸透鏡非常