凸透镜成像规律原理

一、作图成像法

光学作图，是掌握光学内容的有效途径之一。因此，凸透镜成像规律完全可以利用三条特殊光线中的两条，而找到像点，这种方法适用于基础较好的学生，也可以作为实验后，强化知识的一种补充，也可以为那些要参加各种物理竞赛的学生，作为知识的一种拓宽。方法是过物体上的一点，画出三条特殊光线中的任意两条，然后找到光线通过凸透镜后相交的点，或者光线的反向延长线的交点，就是物体上该点的像点。再根据物体与主光轴的垂直关系，画出像也与主光轴垂直，就可以画出虚实像。还可以借此介绍虚实像。

本文列举两种利用作图法探究成像规律，作图在下：

两条光线：(1)过光心的光线方向不变；(2)平行于主光轴光线通过焦点。

二、光路可逆法

光路可逆性是光学的一个重要知识点，学生对这个知识也是记忆犹新。具体方法是先根据作图法作出一种成像规律的图后，提醒学生从光路可逆性来考虑问题，把作出来的图，从反面看一下，又是什么成像规律？这样所有的成像规律，就可以从光路可逆性来记住规律。下图中就是利用光路可逆性，完成两个成像规律！

五、口诀记忆法

总结归纳口诀，一直是我们教师追求高效教学效果的有效途径，下面列举一些简单的口诀，有的是学生自己想出来的，供大家参考：

口诀一：凸透镜成像，远缩小近放大！(远处的物体成缩小的像，近处的物体成放大的像)

口诀二：物近像远大，物远像近小！(物体近的，成像远，而且放大，反之)

口诀三：物远成实像，倒立缩小放大；物近成虚像，正立虚像放大。

(成实像时，像是倒立的，先是缩小的再是放大的；成虚像时，像是正立的，是放大的虚像)

这种方法，在实施过程中，效果是比较好的。学生也设计了适合自己的口诀。由此推广，在学习其他知识时大多可以利用这种方法。

七、辅助线记忆法

作辅助线，按照物体的运动轨迹，把像点的运动轨迹用辅助线描出来，具体辅助线的作图方法是：过倒立、等大实像的顶端和焦点画出辅助线，所有的像的顶端的轨迹都在这条线上。详细图作图如下：

辅助线帮助学生记忆，这种方法可以在实验后引入，可以解决一些变化类题型。

透镜（通常分为凸透镜和凹透镜）能透过光线，当平行光源照射时，能使光线发生折射，光线均遵守折射定律。

面镜（通常分为凸面镜和凹面镜）不能透过光线，当平行光源照射时，能使光线发生反射，光线均遵守反射定律。

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。可把平行于主光轴的光线会聚于焦点，也可把焦点发出的光线折射成平行光。凹面镜只能成正立缩小的虚像，主要用汇聚光线。

凸透镜成像规律- 成像规律

成像规律

凸透镜成像规律

物距(u) 像距(v) 正倒大小虚实应用特点

u>2f 2f>v>f 倒立缩小实像照相机-

u=2f v=2f 倒立等大实像测焦距大小分界点

2f>u>f v>2f 倒立放大实像投影仪

幻灯机

-

u=f 不成像平行光源测焦距实虚分界点

f>u v>u与物同侧正立放大虚像放大镜虚像在物体同侧，虚像在物体之后文字总结

（1）物距无穷远时，像变成一个很小很亮的光点，仍为实像。

当物体位于凸透镜二倍焦距之外时，物体在透镜的异侧成倒立缩小的实像，成像屏的距离位于焦距和儿倍焦距之间，物体与实像高度的大小之比等同于物距与像距之比。

当物体位于凸透镜一倍焦距到二倍焦距之间时，成倒立放大的实像；当物体位于凸透镜一倍焦距处时不成像；

当物体位于凸透镜一倍焦距以内，成正立放大的虚像；

成实像时，物和像在凸透镜异侧；成虚像时，物和像在凸透镜同侧。

(2) 一倍焦距分虚实,

两倍焦距分大小。

物近，像远，像变大。

物远，像近，像变小。

注：这里所指的一倍焦距是说平行光源通过透镜汇聚到主光轴的那一点到透镜光心的距离,也可直接称为焦距；两倍焦距就是指该距离的两倍

凸透镜成像的两个分界点：

2f点是成放大缩小实像的分界点；f点是成实像虚像的分界点。

薄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）

注：透镜成像公式是针对薄透镜而言，所谓薄透镜是指透镜厚度在计算物距像距等时可以忽略不计的透镜。当透镜很厚时，必须考虑由透镜厚度带来的对成像的影响...透镜成像公式是针对薄透镜而言，所谓薄透镜

是指透镜厚度在计算物距像距等时可以忽略不计的透镜。当透镜很厚时，必须考虑由透镜厚度带来的对成像的影响。

成像原理

物距（u）像的性质像距( v ) 像物位置关系

u > 2f 倒立、缩小、实像f <2f 像物异侧

u = 2f 倒立、等大、实像v = 2f 像的大小转折点，像物异侧

f< u<2f 倒立、放大、实像v > 2f 像物异侧

u = f 不成像/ 像的虚/实、正立/倒立、像物同侧/异侧转折点

u < f 正立、放大、虚像v > u

凸透镜成像规律- 成像实验

为了研究各种猜想，人们经常用光具座进行试验

（1）实验时应先调整凸透镜和光屏的高度，使他们的中心与烛焰中心尽量保持在同一水平高度上，以保证烛焰的像能成在光屏的中央。

（2）实验过程中，保持凸透镜位置不变，改变蜡烛或光屏与凸透镜的距离，观察并记录实验现象。

根据实验作透镜成像光路：

①将蜡烛置于2倍焦距以外，观察现象

②将蜡烛置于2倍焦距和1倍焦距之间，观察现象

③将蜡烛置于一倍焦距以内，观察现象

④作凸透镜成像光路

5进行重复试验（3-5次）

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。

凸透镜成像规律- 成像实例应用

人眼

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凸透镜，那么外界物体在视网膜上所呈的像，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？这个与经验与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。由于视觉错误，人眼认为光是由物体发出并直射入人眼。

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。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）。

照相机

照相机的镜头就是一个凸透镜，要照的景物就是物体，胶片就是屏幕。照射在物体上的光经过漫反射通过凸透镜将物体的像成在最后的胶片上；胶片上涂有一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶卷上