成像規律

成像規律

成像規律:物距越小,像距越大,實像越大。物距越小,像距越小,虛像越小。

凸透鏡成像規律

在光學中,由實際光線匯聚成的像,稱為實像;反之,則稱為虛像。有經驗的物理老師,在講述實像和虛像的區別時,往往會提到這樣一種區分方法:“實像都是倒立的,而虛像都是正立的。”所謂“正立”和“倒立”,當然是相對於原像而言。

平面鏡、凸面鏡和凹透鏡所成的三種虛像,都是正立的;而 凹面鏡和凸透鏡所成的實像,以及小孔成像中所成的實像,無一例外都是倒立的。當然,凹面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。

那么人類的眼睛所成的像,是實像還是虛像呢?我們知道,人眼的結構相當於一個凸透鏡,那么外界物體在視網膜上所成的像,一定是實像。根據上面的經驗規律,視網膜上的物像似乎應該是倒立的。可是我們平常看見的任何物體,明明是正立的啊?這個與“經驗規律”發生衝突的問題,實際上涉及到大腦皮層的調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,物體成放大的像,這個像不是實際折射光線的會聚點,而是它們的反向延長線的交點,用光屏接收不到,是虛像。可與平面鏡所成的虛像對比(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到)。

當物體與透鏡的距離大於焦距時,物體成倒立的像,這個像是蠟燭射向凸透鏡的光經過凸透鏡會聚而成的,是實際光線的會聚點,能用光屏承接,是實像。當物體與透鏡的距離小於焦距時,物體成正立的虛像。

與凸透鏡的區別

結構不同

凸透鏡是由兩面磨成球面的透明鏡體組成

凹面鏡是由一面是凹面而另一面不透明的鏡體組成

對光線的作用不同

凸透鏡主要對光線起折射作用

凹面鏡主要對光線起反射作用

成像性質不同

凸透鏡是折射成像

凹面鏡是反射成像凸透鏡是折射成像 成的像可以是 正、倒;虛、實;放、縮。起聚光作用

凹面鏡是反射成像 只能成縮小的正立像。起散光作用透鏡(包括凸透鏡)是使光線透過,使用光線折後成像的儀器,光線尊守折射定律。面鏡(包括凸面鏡)不是使光線透過,而是反射回去成像的儀器,光線尊守反射定律。

凸透鏡可以成倒立放大、等大、縮小的實像或正立放大的虛像。也可把平行光會聚,可把焦點發出的光線折射成平行光。凸面鏡只能成正立縮小的虛像,主要用擴大視野。

凹透鏡

兩側面均為球面或一側是球面另一側是平面的透明體,中間部分較薄,稱為凹透鏡。分為雙凹、平凹及凸凹透鏡三種。其兩面曲率中心之連線稱為主軸,其中央之點O稱為光心。通過光心的光線,無論來自何方均不折射。平行主軸之光束,照於凹透鏡上折射後向四方發散,逆其發散方向的延長線,則均會於與光源同側之一點F,其折射光線恰如從F點發出,此點稱為虛焦點。在透鏡兩側各有一個。凹透鏡又稱為發散透鏡。凹透鏡的焦距,是指由焦點到透鏡中心的距離。透鏡的球面曲率半徑越大其焦距越長,如為薄透鏡,則其兩側之焦距相等。

對於薄凹透鏡:

當物體為實物時,成正立、縮小的虛像,像和物在透鏡的同側;

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;

當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距(指絕對值)時,成像於無窮遠;

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,像與物在透鏡的異側;

當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距(指絕對值)時,成與物體同樣大小的虛像,像與物在透鏡的異側;

當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距以外(指絕對值)時,成倒立、縮小的虛像,像與物在透鏡的異側。

如果是厚的彎月形凹透鏡,情況會更複雜。當厚度足夠大時相當於 伽利略望遠鏡,厚度更大時還會相當於正透鏡。

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