【凸面(mian)鏡(jing)(jing)】凸面(mian)鏡(jing)(jing)成像規律 凸面(mian)鏡(jing)(jing)知識介紹

凸(tu)面鏡成(cheng)(cheng)像，屬(shu)(shu)于(yu)(yu)光學規律。平行(xing)光線投(tou)射到凸(tu)面鏡上，反射的(de)光線將(jiang)成(cheng)(cheng)為散開光線，如(ru)果順著反射光線的(de)相反方向(xiang)延(yan)伸到凸(tu)面鏡鏡面的(de)后(hou)面，可會聚并(bing)相交(jiao)于(yu)(yu)一(yi)點，這一(yi)點就是凸(tu)面鏡的(de)主焦點（F），屬(shu)(shu)虛性焦點。

幾何作圖

凸面(mian)鏡(jing)成像的幾何作圖原則與凹面(mian)鏡(jing)相(xiang)同，也就是：

從物體(ti)的(de)某一點（A）作一與主光軸平行的(de)直線(xian)為入射光線(xian)，入射光線(xian)到達球面(mian)鏡鏡面(mian)時，發生反(fan)(fan)射，反(fan)(fan)射后(hou)的(de)方向相反(fan)(fan)的(de)直線(xian)為反(fan)(fan)射光線(xian)，此反(fan)(fan)射光線(xian)必然通過主焦點（F）。

從物(wu)體的(de)(de)(de)同一點(dian)（A）通過(guo)鏡面的(de)(de)(de)曲率中心（C）的(de)(de)(de)連(lian)線為副軸(zhou)，此副軸(zhou)與上述通過(guo)主焦點(dian)的(de)(de)(de)反射光線發生相交的(de)(de)(de)點(dian)（A′），即為該物(wu)體成(cheng)像之處，

與凹透鏡的區別

凹透鏡

兩側面均(jun)為(wei)(wei)球(qiu)面或一(yi)(yi)側是球(qiu)面另一(yi)(yi)側是平(ping)面的(de)透(tou)(tou)明體，中間部分(fen)較薄，稱(cheng)為(wei)(wei)凹(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)。分(fen)為(wei)(wei)雙凹(ao)、平(ping)凹(ao)及凸凹(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)三種。其(qi)(qi)(qi)兩面曲率(lv)中心(xin)之連(lian)線(xian)稱(cheng)為(wei)(wei)主軸，其(qi)(qi)(qi)中央(yang)之點(dian)O稱(cheng)為(wei)(wei)光心(xin)。通過光心(xin)的(de)光線(xian)，無論來自何(he)方均(jun)不折(zhe)射。平(ping)行(xing)主軸的(de)光束(shu)，照于凹(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)上(shang)折(zhe)射后向(xiang)四方發散，逆其(qi)(qi)(qi)發散方向(xiang)的(de)延長線(xian)，則均(jun)會于與(yu)光源同側之一(yi)(yi)點(dian)F，其(qi)(qi)(qi)折(zhe)射光線(xian)恰如(ru)從F點(dian)發出，此點(dian)稱(cheng)為(wei)(wei)虛焦(jiao)(jiao)點(dian)。在透(tou)(tou)鏡(jing)兩側各有一(yi)(yi)個(ge)。凹(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)又稱(cheng)為(wei)(wei)發散透(tou)(tou)鏡(jing)。凹(ao)透(tou)(tou)鏡(jing)的(de)焦(jiao)(jiao)距，是指由焦(jiao)(jiao)點(dian)到(dao)透(tou)(tou)鏡(jing)中心(xin)的(de)距離。透(tou)(tou)鏡(jing)的(de)球(qiu)面曲率(lv)半徑越大其(qi)(qi)(qi)焦(jiao)(jiao)距越長，如(ru)為(wei)(wei)薄透(tou)(tou)鏡(jing)，則其(qi)(qi)(qi)兩側之焦(jiao)(jiao)距相等。

對于薄凹透鏡：

當物體為實物時，成正立、縮(suo)小的(de)虛像，像和物在透(tou)鏡的(de)同側；

當物(wu)(wu)體為虛物(wu)(wu)，凹(ao)透鏡到虛物(wu)(wu)的距(ju)離為一(yi)倍焦距(ju)（指(zhi)絕對值）以內時，成正立、放大(da)的實(shi)像(xiang)，像(xiang)與物(wu)(wu)在透鏡的同側；

當(dang)物(wu)體為(wei)虛物(wu)，凹透鏡到虛物(wu)的距(ju)離為(wei)一(yi)倍焦距(ju)（指絕(jue)對值(zhi)）時，成像于(yu)無窮遠；

當物體為虛(xu)物，凹透(tou)鏡到虛(xu)物的距離(li)為一倍(bei)焦(jiao)距以外兩倍(bei)焦(jiao)距以內(nei)（均指(zhi)絕對值(zhi)）時，成(cheng)倒(dao)立、放大的虛(xu)像，像與(yu)物在透(tou)鏡的異(yi)側；

當物(wu)(wu)體(ti)為虛物(wu)(wu)，凹透鏡(jing)到虛物(wu)(wu)的距離為兩(liang)倍焦距（指(zhi)絕對值）時(shi)，成(cheng)與物(wu)(wu)體(ti)同樣(yang)大小的虛像，像與物(wu)(wu)在透鏡(jing)的異側；

當物(wu)(wu)(wu)體為虛物(wu)(wu)(wu)，凹(ao)透鏡到(dao)虛物(wu)(wu)(wu)的(de)距離為兩倍焦(jiao)距以外（指絕對值）時，成倒立、縮小的(de)虛像，像與物(wu)(wu)(wu)在透鏡的(de)異(yi)側。

如(ru)果是厚(hou)的彎(wan)月形凹透鏡，情況會更復(fu)雜。當(dang)厚(hou)度足夠大(da)時(shi)相當(dang)于伽利(li)略望遠(yuan)鏡，厚(hou)度更大(da)時(shi)還(huan)會相當(dang)于正透鏡。

結構不同

凸透鏡是由兩面磨成球(qiu)面的透明鏡體組成。

凹(ao)面(mian)鏡(jing)是(shi)由(you)一(yi)面(mian)是(shi)凹(ao)面(mian)而另一(yi)面(mian)不透明的(de)鏡(jing)體組成。

對光線的作用不同。

成像性質不同。

凸(tu)透鏡(jing)是折射成(cheng)像 成(cheng)的像可(ke)以是 正(zheng)、倒；虛、實；放、縮。

起聚光作用

凹面鏡是(shi)反(fan)射(she)成(cheng)像(xiang) 可以(yi)是(shi)實(shi)像(xiang)或虛(xu)像(xiang)，可以(yi)是(shi)放大、等(deng)大、縮小的像(xiang)。

起(qi)散光(guang)(guang)作用透鏡（包括凸透鏡）是使光(guang)(guang)線透過，使用光(guang)(guang)線折后成像的儀器，光(guang)(guang)線遵守折射(she)定律。

面(mian)鏡(jing)（包括(kuo)凸面(mian)鏡(jing)）不是使光線透過，而是反射回去成(cheng)像的儀器，光線遵守反射定律。

凸透鏡可以成(cheng)倒立放大、等大、縮小的(de)實像(xiang)或正立放大的(de)虛像(xiang)。也可把(ba)平(ping)行(xing)光(guang)會聚，可把(ba)焦點發(fa)出的(de)光(guang)線折射(she)成(cheng)平(ping)行(xing)光(guang)。凸面鏡只能(neng)成(cheng)正立縮小的(de)虛像(xiang)，主要用擴大視野。

透鏡成像規律

規律口訣

一倍焦點分(fen)虛實，二倍焦點分(fen)大小，二倍焦點物像等(deng)。

實像總(zong)是異側倒。物(wu)近(jin)像遠像變(bian)大(da)，物(wu)遠像近(jin)像變(bian)小(xiao)。

虛像(xiang)總是(shi)同側正。物遠像(xiang)遠像(xiang)變大，物近像(xiang)近像(xiang)變小。

像(xiang)的大小像(xiang)距定，像(xiang)兒追著物體(ti)跑，物距像(xiang)距和(he)在(zai)變。

一倍(bei)焦(jiao)距分虛實(shi),

兩(liang)倍(bei)焦距分大小(xiao)。

物近(jin)像遠像變大，

物遠像近像變(bian)小。

注：這里所指(zhi)的一倍焦距(ju)是(shi)說平行光(guang)源通(tong)過透鏡(jing)匯聚到主光(guang)軸的那一點到透鏡(jing)光(guang)心的距(ju)離(li),也可直接稱為(wei)焦距(ju)；兩倍焦距(ju)就是(shi)指(zhi)該距(ju)離(li)的兩倍

凸透鏡成像的兩個分界點：

2f點(dian)是(shi)成放大(da)、縮小實(shi)像的分(fen)界點(dian)；f點(dian)是(shi)成實(shi)像、虛像的分(fen)界點(dian)。

薄透鏡(jing)成(cheng)像滿足透鏡(jing)成(cheng)像公式：

1/u(物距)+1/v（像(xiang)距）=1/f（透鏡焦距）

注：透(tou)(tou)鏡(jing)成(cheng)像公式是針對薄透(tou)(tou)鏡(jing)而言，所謂薄透(tou)(tou)鏡(jing)是指透(tou)(tou)鏡(jing)厚度在計(ji)算(suan)物距、像距等時，可(ke)以(yi)忽略不計(ji)的(de)透(tou)(tou)鏡(jing)。當透(tou)(tou)鏡(jing)很厚時，必須考慮透(tou)(tou)鏡(jing)厚度對成(cheng)像的(de)影響。

透(tou)鏡(jing)分為(wei)凸透(tou)鏡(jing)和(he)凹透(tou)鏡(jing)。凸透(tou)鏡(jing)成(cheng)像(xiang)規律就是：物體放(fang)(fang)(fang)在(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)點之外(wai)，在(zai)(zai)凸透(tou)鏡(jing)另一側(ce)成(cheng)倒立的(de)實像(xiang)，實像(xiang)有縮小、等(deng)大(da)(da)、放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)三(san)種。物距(ju)越(yue)(yue)小，像(xiang)距(ju)越(yue)(yue)大(da)(da)，實像(xiang)越(yue)(yue)大(da)(da)。物體放(fang)(fang)(fang)在(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)點之內，在(zai)(zai)凸透(tou)鏡(jing)同一側(ce)成(cheng)正立放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)的(de)虛像(xiang)。物距(ju)越(yue)(yue)大(da)(da)，像(xiang)距(ju)越(yue)(yue)大(da)(da)，虛像(xiang)越(yue)(yue)大(da)(da)。凹透(tou)鏡(jing)對(dui)光(guang)線起發散(san)作用， 它的(de)成(cheng)像(xiang)規律則要復雜得多。

實像虛像

在光學中，由(you)實(shi)際光線匯(hui)聚成的(de)像(xiang)(xiang)，稱(cheng)為實(shi)像(xiang)(xiang)，能(neng)用光屏承接；反之，則稱(cheng)為虛像(xiang)(xiang)，只能(neng)由(you)眼(yan)睛感覺。有經驗的(de)物理老(lao)師，在講述(shu)實(shi)像(xiang)(xiang)和(he)虛像(xiang)(xiang)的(de)區別時，往往會提(ti)到這(zhe)樣一種區分方法：“實(shi)像(xiang)(xiang)都(dou)是倒(dao)立(li)的(de)，而(er)虛像(xiang)(xiang)都(dou)是正立(li)的(de)。”所謂“正立(li)”和(he)“倒(dao)立(li)”，當(dang)然是相對于原物體而(er)言。

平面鏡(jing)、凸面鏡(jing)和(he)凹(ao)透鏡(jing)所成(cheng)的三種虛像，都是(shi)正(zheng)立(li)的；而(er)凹(ao)面鏡(jing)和(he)凸透鏡(jing)所成(cheng)的實像，以及小孔成(cheng)像中所成(cheng)的實像，無一例外都是(shi)倒立(li)的。當然，凹(ao)面鏡(jing)和(he)凸透鏡(jing)也可以成(cheng)虛像，而(er)它們所成(cheng)的兩種虛像，同樣是(shi)正(zheng)立(li)的狀態。

那么人(ren)類的(de)(de)(de)眼睛所成的(de)(de)(de)像(xiang)，是(shi)(shi)實(shi)(shi)像(xiang)還是(shi)(shi)虛像(xiang)呢(ni)？我們知道，人(ren)眼的(de)(de)(de)結構相(xiang)當于(yu)一(yi)個(ge)凸透鏡，那么外界物(wu)體在視網膜上(shang)所成的(de)(de)(de)像(xiang)，一(yi)定是(shi)(shi)實(shi)(shi)像(xiang)。根(gen)據上(shang)面的(de)(de)(de)經驗規律(lv)，視網膜上(shang)的(de)(de)(de)物(wu)像(xiang)似乎應該是(shi)(shi)倒立(li)的(de)(de)(de)。可是(shi)(shi)我們平(ping)常看見的(de)(de)(de)任何物(wu)體，明(ming)明(ming)是(shi)(shi)正立(li)的(de)(de)(de)啊(a)？這個(ge)與(yu)“經驗規律(lv)”發(fa)生沖突的(de)(de)(de)問題，實(shi)(shi)際(ji)上(shang)涉(she)及到大(da)腦皮層的(de)(de)(de)調整作用(yong)以及生活(huo)經驗的(de)(de)(de)影(ying)響。

當(dang)物體(ti)與凸透(tou)鏡的距離大(da)于(yu)透(tou)鏡的一倍焦(jiao)距小(xiao)于(yu)二倍焦(jiao)距時(shi)，物體(ti)成(cheng)(cheng)倒(dao)立的像(xiang)，當(dang)物體(ti)從較遠處向透(tou)鏡靠近時(shi)，像(xiang)逐漸(jian)變大(da)，像(xiang)到透(tou)鏡的距離也逐漸(jian)變大(da)；當(dang)物體(ti)與透(tou)鏡的距離小(xiao)于(yu)焦(jiao)距時(shi)，物體(ti)成(cheng)(cheng)放大(da)的像(xiang)，是虛(xu)像(xiang)。

當物體(ti)與(yu)凸(tu)透鏡(jing)的距(ju)(ju)離大(da)于(yu)二倍焦距(ju)(ju)時，物體(ti)成倒立(li)的像(xiang)，這個(ge)像(xiang)是蠟燭射向凸(tu)透鏡(jing)的光經過凸(tu)透鏡(jing)會聚而成的，是實際光線的會聚點，能用光屏承接(jie)，是實像(xiang)。當物體(ti)與(yu)透鏡(jing)的距(ju)(ju)離小于(yu)焦距(ju)(ju)時，物體(ti)成正立(li)的虛像(xiang)。