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探索凸透镜成实像时物距和像距

2020-06-08优热勒图

锦绣·上旬刊 2020年3期
关键词:虚像光屏透镜

优热勒图

初中物理中凸透镜成像规律是一种光学定律。在光学中,由实际光线会聚而成,且能在光屏上呈现的像称为实像;由光线的反向延长线会聚而成,且不能在光屏上呈现的像称为虚像。讲述实像和虚像的区别时,往往会提到这样一种方法:“实像都是倒立的,而虚像都是正立的。”

当物距大于2倍焦距时,则像距在1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的實像。此时像距小于物距,像比物小,物像异侧。当物距等于2倍焦距时,则像距也在2倍焦距,成倒立、等大的实像。此时物距等于像距,像与物大小相等,物像异侧。当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时,则像距大于2倍焦距,成倒立、放大的实像。此时像距大于物距,像比物大,物像异侧。当物距小于1倍焦距时,则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距,像比物大,物像同侧。当物距等于1倍焦距时,不会成像。

凸透镜成实像时物距,焦距,像距有没有关系?有没有计算焦距的公式呢?下面几何方法证实物距,焦距,像距,物高,像高之间的关系。如图中:AB是物高,BO物距,DC像高,OC像距,OF=f焦距。可看出:

当物距等于2倍焦距时,则像距也在2倍焦距,成倒立、等大的实像。此时物距+像距=4倍焦距=4f。那么物距大于2倍焦距或物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时物距+像距和4倍焦距有什么关系呢?下面假设一个m变量:0

总结:在凸透镜成实像的规律中,物体处于2倍焦距处,像也处于另一侧2倍焦距处,即此时物像距离最小,即等于四倍焦距;若物体处于1倍焦距和2倍焦距之间时,物体远离透镜,则像要靠近透镜,而二者的速度不同,物体远离透镜的速度小,像的靠近透镜速度快,所以物像距离在变小,也大于四倍焦距;物体从2倍焦距处向外远离透镜时,像要靠近透镜,而二者的速度不同,远离透镜的速度大,像的运动速度小,所以物像距离又会变大,也大于四倍焦距;

故可知当物体处于2倍焦距处,像处于另一侧的2倍焦距处时,物像距离最小。当物体处于1倍焦距处,像高DC =AB·f/(BO-f)和像距OC =BO·f/(BO-f)中BO-f=0没有意义,不成像。此时AD//ED实际光线不会聚。当物体处于小于1倍焦距处,光线的反向延长线会聚而成,且不能在光屏上呈现的像称为虚像。当物体处于其他任何处,物像距离大于四倍焦距。

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