凸透镜成像的规律是什么

Question

如题所述

Answer 1

探究凸透镜成像规律
　　提出问题：照相机、投影仪和放大镜都应用了凸透镜，为什么物体通过凸透镜成像不同呢？像的性质（成像的正倒、大小、虚实）是由哪些因素决定的呢？

　　猜想：物体通过凸透镜成像的性质可能与物体与透镜的距离有关，可能与透镜的焦距有关

　　实验器材：光具座（标尺）、凸透镜、蜡烛、火柴、光屏、平行光源

　　实验步骤：
　　1. 测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm---20cm之间，太大或太小都不方便）
　　2. 共轴调节：把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上．点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度．
　　3. 把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方，沿直线移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。
　　4. 把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2倍焦距，移动光屏，观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。
　　5. 把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2倍焦距与1倍焦距之间，移动光屏，观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。
　　6. 把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像
　　7. 把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?

　　现象记录：
　　透镜焦距f=　　　 cm　
物距与焦距的关系物体的位置透镜的位置像的位置物距u/cm像距v/cm像的性质实虚大小正倒u>2f　 　 　 　 　 　 　 　 u>2f　 　 　 　 　 　 　 　 u=2f　 　 　 　 　 　 　 　 2f>u>f　 　 　 　 　 　 　 　 2f>u>f　 　 　 　 　 　 　 　 u <f　 　 　 　 　 　 　 　 u <f　 　 　 　 　 　 　 　 　　实验结论：
　　凸透镜成像规律（见下表）
物距与焦距的关系像的性质像距v 物像与镜的位置关系能否用光屏接收到应用正倒大小实虚u>2f倒立缩小实像2f>v>f异侧能照相机u=2f倒立等大实像v =2f异侧能　 2f>u>f倒立放大实像v>2f异侧能投影仪u =f不成像　 　 　 　 u <f正立放大虚像物距小于像距同侧不能放大镜　　小结：
　　1. 虚像和实像
　　当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜折射会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。�

　　2. u=f是成像虚实的分界点，当物距大于透镜的一倍焦距时，物体成实像，当物距小于透镜的一倍焦距时，物体成虚像；

　　3. u=2f是成像大小的分界点，当物距大于透镜的二倍焦距时，物体成缩小的像，当物距小于透镜的二倍焦距时，物体成放大的像；

　　4. 凸透镜所成的实像都是倒立的，虚像是正立的；

　　5. 凸透镜成实像时，当物体从较远处向透镜靠近时(物距变小)，像到透镜的距离(像距)逐渐变大，像也逐渐变大。
　　即：“一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近像远像变大”　　6. 不管成实像还是虚像，成放大像时必定像距大于物距，成缩小像时必定像距小于物距。

　　二、凸透镜成像规律的应用
　　1、照相机原理和构造�
　　照相机镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像，此时胶卷与镜头的距离在一、二倍焦距之间。 光路图如下：

　　由图可知：
　　物体AB垂直于主轴放置，且位于二倍焦距之外，做出A点的两条特殊光线，平行于主轴的光线经凸透镜折射后过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，两条折射光线的交点就是A点的像点A’，因为像A’B’也垂直于主轴，可以得到物体的像A'B'，可以看出物体经照相机成倒立、缩小的实像，像距在一、二倍焦距之间，且物距大于像距。

　　思考：照相时人应该靠近还是离开照相机一些?
　　根据凸透镜成像规律可知，“物近像远像变大”，所以为了使照片上人像大一些，人应靠近照相机，但与此同时，为了使底片上能得到清晰的像，还应使像距变大，即调节镜头到胶卷的距离。

　　2、投影仪的原理和构造�
　　投影仪的构造主要有：镜头、投影片、聚光镜、光源和反光镜等部分。光源是用来照亮投影片的；聚光镜为一组凸透镜，其作用是聚光，增加投影片的亮度；反光镜是平面镜，其作用是把射向投影片的光反射到屏幕上。投影片相当于实验中的蜡烛（物体），天花板相当于光屏，镜头起凸透镜的作用。投影片到镜头的距离在一、二倍焦距之间，并且距焦点较近，所以在幕上能成放大的实像，此时的像距要大于二倍的焦距。光路图如下：

　　由图可知：
　　物体AB垂直于主轴放置，且位于一、二倍焦距之间，做出A点的两条特殊光线，平行于主轴的光线经凸透镜折射后过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，两条折射光线的交点就是A点的像点A’，因为像A’B’也垂直于主轴，可以得到物体的像A'B'，可以看出物体经投影仪成倒立、放大的实像，像距在二倍焦距之外且物距小于像距。

　　3、放大镜原理�
　　当物体位于透镜的一倍焦距之内，通过透镜可以看到物体放大的虚像，即为放大镜。光路图如下：
　　由图可知：
　　物体AB垂直于主轴放置，且位于一倍焦距之内，做出A点的两条特殊光线，平行于主轴的光线经凸透镜折射后光线过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，两条折射光线的交点就是A点的像点A’，因为像A’B’也垂直于主轴，可以得到物体的像A'B'，可以看出物体经放大镜成正立、放大的虚像，且物距小于像距。

Answer 2

实验研究凸透镜的成像规律是：当物距在一倍焦距以内时，得到正立、放大的虚像；在一倍焦距到二倍焦距之间时得到倒立、放大的实像；在二倍焦距以外时，得到倒立、缩小的实像。
该实验就是为了研究证实这个规律。实验中，有下面这个表：
物 距 u 像的性质 像的位置
正立或倒立 放大或缩小虚像或实像 与物同侧与异侧像距v
u>2f 倒立缩小 实像异侧 f<v<2f
u=2f 倒立等大 实像异侧 v=2f
f<u<2f 倒立放大 实像异侧 v>2f
u=f －－ － －－
u<f 正立 放大 虚像 同侧 u,v同侧

着就是为了证实那个规律而设计的表格。其实，透镜成像满足透镜成像公式：
1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透镜焦距）

简单的说就是1)二倍焦距以外，倒立缩小实像；
一倍焦距到二倍焦距，倒立放大实像；
一倍焦距以内，正立放大虚像；
成实像物和像在凸透镜异侧，成虚像在凸透镜同侧。

Answer 3

我有个口诀，老师教的
①1f是实像与虚像的分界点
②2f是放大与缩小的分界点
③实像都是倒立的，虚像都是正立的
④物体离焦点越近，像就越大，像离凸透镜越远。
希望可以帮助到你

Answer 4

物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。物距越小，像距越大，实像越大。物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越小，像距越小，虚像越小。
在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像；反之，则称为虚像。有经验的物理老师，在讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”，当然是相对于原像而言。
平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像，都是正立的；而凹面镜和凸透镜所成的实像，以及小孔成像中所成的实像，无一例外都是倒立的。当然，凹面镜和凸透镜也可以成虚像，而它们所成的两种虚像，同样是正立的状态。
那么人类的眼睛所成的像，是实像还是虚像呢？我们知道，人眼的结构相当于一个凹透镜，那么外界物体在视网膜上所成的像，一定是实像。根据上面的经验规律，视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体，明明是正立的啊？这个与“经验规律”发生冲突的问题，实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。
当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。可与平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。
当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像。
与凸透镜的区别
一.结构不同
凸透镜是由两面磨成球面的透明镜体组成
凹面镜是由一面是凹面而另一面不透明的镜体组成
二.对光线的作用不同
凸透镜主要对光线起折射作用
凹面镜主要对光线起反射作用
三.成像性质不同
凸透镜是折射成像
凹面镜是反射成像凸透镜是折射成像 成的像可以是 正、倒；虚、实；放、缩。起聚光作用
凹面镜是反射成像 只能成缩小的正立像。起散光作用透镜（包括凸透镜）是使光线透过，使用光线折后成像的仪器，光线尊守折射定律。面镜（包括凸面镜）不是使光线透过，而是反射回去成像的仪器，光线尊守反射定律。
凸透镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。也可把平行光会聚，可把焦点发出的光线折射成平行光。凸面镜只能成正立缩小的虚像，主要用扩大视野。