【凸(tu)面鏡】凸(tu)面鏡成像規(gui)律 凸(tu)面鏡知識介紹

凸(tu)(tu)面鏡(jing)成(cheng)像，屬(shu)于(yu)光(guang)學規(gui)律(lv)。平行光(guang)線投射到凸(tu)(tu)面鏡(jing)上，反射的(de)光(guang)線將成(cheng)為(wei)散(san)開(kai)光(guang)線，如果順(shun)著反射光(guang)線的(de)相(xiang)反方向延伸到凸(tu)(tu)面鏡(jing)鏡(jing)面的(de)后(hou)面，可會聚并(bing)相(xiang)交于(yu)一(yi)點，這一(yi)點就是凸(tu)(tu)面鏡(jing)的(de)主焦點（F），屬(shu)虛性(xing)焦點。

幾何作圖

凸面鏡成像(xiang)的幾何作圖(tu)原則與凹(ao)面鏡相同，也就是：

從(cong)物體的(de)某一點（A）作一與主光(guang)軸平行的(de)直(zhi)線(xian)為入射(she)光(guang)線(xian)，入射(she)光(guang)線(xian)到達球面(mian)鏡(jing)鏡(jing)面(mian)時，發生反(fan)(fan)射(she)，反(fan)(fan)射(she)后的(de)方向相反(fan)(fan)的(de)直(zhi)線(xian)為反(fan)(fan)射(she)光(guang)線(xian)，此反(fan)(fan)射(she)光(guang)線(xian)必然通(tong)過主焦點（F）。

從物體(ti)(ti)的(de)同(tong)一點（A）通(tong)過鏡面的(de)曲率中心(xin)（C）的(de)連(lian)線(xian)為(wei)副軸，此(ci)副軸與上述通(tong)過主焦點的(de)反射光(guang)線(xian)發生(sheng)相交的(de)點（A′），即為(wei)該(gai)物體(ti)(ti)成像之處，

與凹透鏡的區別

凹透鏡

兩側(ce)(ce)面(mian)均為球面(mian)或一(yi)側(ce)(ce)是(shi)(shi)球面(mian)另一(yi)側(ce)(ce)是(shi)(shi)平(ping)(ping)面(mian)的(de)透明體，中(zhong)間部分(fen)較薄，稱(cheng)為凹(ao)(ao)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。分(fen)為雙凹(ao)(ao)、平(ping)(ping)凹(ao)(ao)及凸(tu)凹(ao)(ao)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)三種。其(qi)兩面(mian)曲(qu)率(lv)中(zhong)心之(zhi)連線(xian)稱(cheng)為主(zhu)軸，其(qi)中(zhong)央之(zhi)點(dian)O稱(cheng)為光(guang)心。通過光(guang)心的(de)光(guang)線(xian)，無論來(lai)自何方(fang)均不折(zhe)射。平(ping)(ping)行主(zhu)軸的(de)光(guang)束，照于凹(ao)(ao)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)上折(zhe)射后(hou)向四方(fang)發散(san)，逆其(qi)發散(san)方(fang)向的(de)延長(chang)線(xian)，則(ze)均會于與光(guang)源同側(ce)(ce)之(zhi)一(yi)點(dian)F，其(qi)折(zhe)射光(guang)線(xian)恰如從F點(dian)發出(chu)，此點(dian)稱(cheng)為虛(xu)焦(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)。在透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)兩側(ce)(ce)各有(you)一(yi)個。凹(ao)(ao)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)又稱(cheng)為發散(san)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。凹(ao)(ao)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)，是(shi)(shi)指由焦(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)到透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)中(zhong)心的(de)距(ju)離。透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)球面(mian)曲(qu)率(lv)半(ban)徑越(yue)大其(qi)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)越(yue)長(chang)，如為薄透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)，則(ze)其(qi)兩側(ce)(ce)之(zhi)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)相等。

對于薄凹透鏡：

當(dang)物(wu)體為實物(wu)時，成正立、縮(suo)小的(de)虛像(xiang)，像(xiang)和物(wu)在透鏡(jing)的(de)同側(ce)；

當(dang)物(wu)(wu)體為虛(xu)物(wu)(wu)，凹(ao)透(tou)鏡到虛(xu)物(wu)(wu)的(de)距離為一倍焦距（指絕對值(zhi)）以內時，成正立(li)、放大(da)的(de)實像，像與物(wu)(wu)在透(tou)鏡的(de)同側；

當物體為(wei)虛物，凹透鏡到(dao)虛物的距離為(wei)一(yi)倍(bei)焦距（指絕(jue)對(dui)值）時，成像于無(wu)窮遠(yuan)；

當物(wu)(wu)體為(wei)虛(xu)物(wu)(wu)，凹透鏡到虛(xu)物(wu)(wu)的距(ju)離為(wei)一倍(bei)焦距(ju)以外兩倍(bei)焦距(ju)以內（均指(zhi)絕對值(zhi)）時，成倒(dao)立、放大的虛(xu)像(xiang)，像(xiang)與(yu)物(wu)(wu)在透鏡的異側；

當物(wu)體(ti)為(wei)虛物(wu)，凹透鏡到虛物(wu)的距離為(wei)兩倍焦距（指絕對值(zhi)）時(shi)，成(cheng)與物(wu)體(ti)同(tong)樣大(da)小的虛像(xiang)，像(xiang)與物(wu)在透鏡的異側(ce)；

當物體(ti)為虛物，凹(ao)透鏡到虛物的(de)距離為兩(liang)倍(bei)焦(jiao)距以外(wai)（指絕對值(zhi)）時(shi)，成(cheng)倒立、縮(suo)小(xiao)的(de)虛像，像與物在透鏡的(de)異側。

如果是(shi)厚(hou)的(de)彎月(yue)形凹透(tou)鏡，情況(kuang)會更復雜。當厚(hou)度足夠大(da)時(shi)相當于伽利略望遠鏡，厚(hou)度更大(da)時(shi)還(huan)會相當于正透(tou)鏡。

結構不同

凸透鏡是由兩面磨成(cheng)球面的透明(ming)鏡體組成(cheng)。

凹(ao)面鏡(jing)是由一面是凹(ao)面而(er)另一面不透(tou)明的鏡(jing)體(ti)組成。

對光線(xian)的作(zuo)用(yong)不同。

成像性質不同。

凸透鏡(jing)是(shi)(shi)折射(she)成像 成的(de)像可以是(shi)(shi) 正(zheng)、倒；虛、實；放、縮(suo)。

起聚光作用

凹面(mian)鏡是反射成(cheng)像(xiang) 可以是實(shi)像(xiang)或虛像(xiang)，可以是放大、等大、縮小的(de)像(xiang)。

起散(san)光(guang)作用透鏡（包括凸(tu)透鏡）是使(shi)光(guang)線(xian)透過，使(shi)用光(guang)線(xian)折(zhe)后(hou)成像的(de)儀器，光(guang)線(xian)遵守折(zhe)射定律。

面鏡(jing)（包括(kuo)凸面鏡(jing)）不是(shi)使(shi)光(guang)線(xian)透(tou)過，而(er)是(shi)反射回去成像的(de)儀(yi)器(qi)，光(guang)線(xian)遵守反射定律。

凸(tu)透鏡(jing)(jing)可以成(cheng)倒立放大(da)、等大(da)、縮(suo)(suo)小(xiao)的實(shi)像(xiang)或正立放大(da)的虛(xu)像(xiang)。也可把平行(xing)光會聚，可把焦點發出的光線折(zhe)射(she)成(cheng)平行(xing)光。凸(tu)面鏡(jing)(jing)只能成(cheng)正立縮(suo)(suo)小(xiao)的虛(xu)像(xiang)，主要用(yong)擴大(da)視(shi)野。

透鏡成像規律

規律口訣

一倍焦點(dian)分(fen)虛實，二倍焦點(dian)分(fen)大小，二倍焦點(dian)物像等。

實像總是異側倒。物近像遠像變大，物遠像近像變小。

虛像總是(shi)同(tong)側正。物遠像遠像變大，物近像近像變小。

像(xiang)的(de)大小像(xiang)距(ju)定，像(xiang)兒追著(zhu)物(wu)體跑(pao)，物(wu)距(ju)像(xiang)距(ju)和在變。

一(yi)倍焦距分虛實,

兩(liang)倍(bei)焦距分大(da)小。

物近像(xiang)遠像(xiang)變大，

物遠像近像變小。

注：這里所指(zhi)的一倍焦(jiao)距(ju)是說平(ping)行光源通過透鏡(jing)匯聚到(dao)主光軸的那一點(dian)到(dao)透鏡(jing)光心的距(ju)離,也可(ke)直(zhi)接稱為(wei)焦(jiao)距(ju)；兩倍焦(jiao)距(ju)就是指(zhi)該距(ju)離的兩倍

凸透鏡成像的兩個分界點：

2f點(dian)是(shi)(shi)成(cheng)放大(da)、縮小實像的(de)分界點(dian)；f點(dian)是(shi)(shi)成(cheng)實像、虛像的(de)分界點(dian)。

薄(bo)透鏡成像滿足(zu)透鏡成像公(gong)式：

1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透(tou)鏡焦距）

注：透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)成(cheng)像公式是(shi)針(zhen)對(dui)薄透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)而言，所(suo)謂(wei)薄透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)是(shi)指透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)厚(hou)度在計(ji)(ji)算物距、像距等時(shi)，可以忽略不計(ji)(ji)的透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)。當(dang)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)很厚(hou)時(shi)，必須考慮透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)厚(hou)度對(dui)成(cheng)像的影響。

透(tou)(tou)鏡(jing)分(fen)為凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)和凹(ao)(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)。凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)成(cheng)像(xiang)規律就是：物體(ti)放(fang)在(zai)焦點之外，在(zai)凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)另(ling)一側成(cheng)倒立(li)的實(shi)像(xiang)，實(shi)像(xiang)有(you)縮小(xiao)(xiao)、等(deng)大(da)(da)(da)、放(fang)大(da)(da)(da)三種。物距越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)，像(xiang)距越(yue)(yue)大(da)(da)(da)，實(shi)像(xiang)越(yue)(yue)大(da)(da)(da)。物體(ti)放(fang)在(zai)焦點之內，在(zai)凸(tu)(tu)透(tou)(tou)鏡(jing)同一側成(cheng)正立(li)放(fang)大(da)(da)(da)的虛像(xiang)。物距越(yue)(yue)大(da)(da)(da)，像(xiang)距越(yue)(yue)大(da)(da)(da)，虛像(xiang)越(yue)(yue)大(da)(da)(da)。凹(ao)(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)對光線起發散作用(yong)， 它的成(cheng)像(xiang)規律則要復雜得(de)多。

實像虛像

在光(guang)學中(zhong)，由實際光(guang)線匯聚成的(de)像(xiang)，稱為(wei)實像(xiang)，能(neng)(neng)用光(guang)屏承接(jie)；反之，則稱為(wei)虛(xu)像(xiang)，只能(neng)(neng)由眼睛感覺。有經(jing)驗的(de)物(wu)理(li)老師，在講述實像(xiang)和虛(xu)像(xiang)的(de)區別時(shi)，往(wang)往(wang)會提(ti)到這樣一種區分方法：“實像(xiang)都(dou)是(shi)倒立(li)的(de)，而(er)虛(xu)像(xiang)都(dou)是(shi)正(zheng)立(li)的(de)。”所謂(wei)“正(zheng)立(li)”和“倒立(li)”，當然是(shi)相對于原物(wu)體(ti)而(er)言(yan)。

平(ping)面鏡(jing)、凸面鏡(jing)和(he)(he)凹(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)所(suo)成(cheng)(cheng)的三種虛(xu)像(xiang)，都是(shi)正立(li)(li)的；而(er)(er)凹(ao)面鏡(jing)和(he)(he)凸透(tou)(tou)鏡(jing)所(suo)成(cheng)(cheng)的實像(xiang)，以及小孔成(cheng)(cheng)像(xiang)中所(suo)成(cheng)(cheng)的實像(xiang)，無(wu)一例(li)外(wai)都是(shi)倒立(li)(li)的。當然，凹(ao)面鏡(jing)和(he)(he)凸透(tou)(tou)鏡(jing)也可(ke)以成(cheng)(cheng)虛(xu)像(xiang)，而(er)(er)它(ta)們所(suo)成(cheng)(cheng)的兩(liang)種虛(xu)像(xiang)，同樣是(shi)正立(li)(li)的狀態。

那么人類的(de)眼睛所成的(de)像(xiang)(xiang)，是(shi)實(shi)像(xiang)(xiang)還是(shi)虛像(xiang)(xiang)呢？我(wo)們(men)知道，人眼的(de)結構相當于(yu)一個凸透(tou)鏡，那么外(wai)界物體在視(shi)網膜(mo)上(shang)(shang)所成的(de)像(xiang)(xiang)，一定(ding)是(shi)實(shi)像(xiang)(xiang)。根據上(shang)(shang)面的(de)經(jing)(jing)驗(yan)規(gui)(gui)律，視(shi)網膜(mo)上(shang)(shang)的(de)物像(xiang)(xiang)似乎應該是(shi)倒立的(de)。可是(shi)我(wo)們(men)平(ping)常看見的(de)任何物體，明(ming)明(ming)是(shi)正立的(de)啊(a)？這個與“經(jing)(jing)驗(yan)規(gui)(gui)律”發生沖突的(de)問(wen)題，實(shi)際上(shang)(shang)涉及(ji)(ji)到大腦(nao)皮層的(de)調整作(zuo)用以及(ji)(ji)生活經(jing)(jing)驗(yan)的(de)影響。

當(dang)物(wu)體(ti)(ti)與(yu)凸透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的距(ju)離(li)大于(yu)透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的一倍(bei)(bei)焦(jiao)距(ju)小(xiao)于(yu)二倍(bei)(bei)焦(jiao)距(ju)時(shi)，物(wu)體(ti)(ti)成(cheng)倒立的像(xiang)，當(dang)物(wu)體(ti)(ti)從(cong)較遠處(chu)向透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)靠近時(shi)，像(xiang)逐漸變大，像(xiang)到透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的距(ju)離(li)也逐漸變大；當(dang)物(wu)體(ti)(ti)與(yu)透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的距(ju)離(li)小(xiao)于(yu)焦(jiao)距(ju)時(shi)，物(wu)體(ti)(ti)成(cheng)放大的像(xiang)，是虛像(xiang)。

當(dang)物(wu)體(ti)與凸(tu)(tu)透(tou)(tou)(tou)鏡的(de)(de)(de)距(ju)離(li)大于二倍焦距(ju)時(shi)，物(wu)體(ti)成倒立的(de)(de)(de)像(xiang)，這(zhe)個像(xiang)是蠟燭射(she)向凸(tu)(tu)透(tou)(tou)(tou)鏡的(de)(de)(de)光(guang)經(jing)過凸(tu)(tu)透(tou)(tou)(tou)鏡會聚(ju)而成的(de)(de)(de)，是實際光(guang)線(xian)的(de)(de)(de)會聚(ju)點，能用(yong)光(guang)屏承接，是實像(xiang)。當(dang)物(wu)體(ti)與透(tou)(tou)(tou)鏡的(de)(de)(de)距(ju)離(li)小于焦距(ju)時(shi)，物(wu)體(ti)成正立的(de)(de)(de)虛(xu)像(xiang)。