【凸面鏡】凸面鏡成像規(guī)律 凸面鏡知識(shí)介紹

凸面鏡成像，屬于光學(xué)規(guī)律。平行光線投射到凸面鏡上，反射的光線將成為散開光線，如果順著反射光線的相反方向延伸到凸面鏡鏡面的后面，可會(huì)聚并相交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)就是凸面鏡的主焦點(diǎn)（F），屬虛性焦點(diǎn)。

幾何作圖

凸面鏡成像的幾何作圖原則與凹面鏡相同，也就是：

從物體的某一點(diǎn)（A）作一與主光軸平行的直線為入射光線，入射光線到達(dá)球面鏡鏡面時(shí)，發(fā)生反射，反射后的方向相反的直線為反射光線，此反射光線必然通過主焦點(diǎn)（F）。

從物體的同一點(diǎn)（A）通過鏡面的曲率中心（C）的連線為副軸，此副軸與上述通過主焦點(diǎn)的反射光線發(fā)生相交的點(diǎn)（A′），即為該物體成像之處，

與凹透鏡的區(qū)別

凹透鏡

兩側(cè)面均為球面或一側(cè)是球面另一側(cè)是平面的透明體，中間部分較薄，稱為凹透鏡。分為雙凹、平凹及凸凹透鏡三種。其兩面曲率中心之連線稱為主軸，其中央之點(diǎn)O稱為光心。通過光心的光線，無論來自何方均不折射。平行主軸的光束，照于凹透鏡上折射后向四方發(fā)散，逆其發(fā)散方向的延長(zhǎng)線，則均會(huì)于與光源同側(cè)之一點(diǎn)F，其折射光線恰如從F點(diǎn)發(fā)出，此點(diǎn)稱為虛焦點(diǎn)。在透鏡兩側(cè)各有一個(gè)。凹透鏡又稱為發(fā)散透鏡。凹透鏡的焦距，是指由焦點(diǎn)到透鏡中心的距離。透鏡的球面曲率半徑越大其焦距越長(zhǎng)，如為薄透鏡，則其兩側(cè)之焦距相等。

對(duì)于薄凹透鏡：

當(dāng)物體為實(shí)物時(shí)，成正立、縮小的虛像，像和物在透鏡的同側(cè)；

當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距（指絕對(duì)值）以內(nèi)時(shí)，成正立、放大的實(shí)像，像與物在透鏡的同側(cè)；

當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距（指絕對(duì)值）時(shí)，成像于無窮遠(yuǎn)；

當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距以外兩倍焦距以內(nèi)（均指絕對(duì)值）時(shí)，成倒立、放大的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)；

當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距（指絕對(duì)值）時(shí)，成與物體同樣大小的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)；

當(dāng)物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距以外（指絕對(duì)值）時(shí)，成倒立、縮小的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)。

如果是厚的彎月形凹透鏡，情況會(huì)更復(fù)雜。當(dāng)厚度足夠大時(shí)相當(dāng)于伽利略望遠(yuǎn)鏡，厚度更大時(shí)還會(huì)相當(dāng)于正透鏡。

結(jié)構(gòu)不同

凸透鏡是由兩面磨成球面的透明鏡體組成。

凹面鏡是由一面是凹面而另一面不透明的鏡體組成。

對(duì)光線的作用不同。

成像性質(zhì)不同。

凸透鏡是折射成像 成的像可以是 正、倒；虛、實(shí)；放、縮。

起聚光作用

凹面鏡是反射成像 可以是實(shí)像或虛像，可以是放大、等大、縮小的像。

起散光作用透鏡（包括凸透鏡）是使光線透過，使用光線折后成像的儀器，光線遵守折射定律。

面鏡（包括凸面鏡）不是使光線透過，而是反射回去成像的儀器，光線遵守反射定律。

凸透鏡可以成倒立放大、等大、縮小的實(shí)像或正立放大的虛像。也可把平行光會(huì)聚，可把焦點(diǎn)發(fā)出的光線折射成平行光。凸面鏡只能成正立縮小的虛像，主要用擴(kuò)大視野。

透鏡成像規(guī)律

規(guī)律口訣

一倍焦點(diǎn)分虛實(shí)，二倍焦點(diǎn)分大小，二倍焦點(diǎn)物像等。

實(shí)像總是異側(cè)倒。物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。

虛像總是同側(cè)正。物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大，物近像近像變小。

像的大小像距定，像兒追著物體跑，物距像距和在變。

一倍焦距分虛實(shí),

兩倍焦距分大小。

物近像遠(yuǎn)像變大，

物遠(yuǎn)像近像變小。

注：這里所指的一倍焦距是說平行光源通過透鏡匯聚到主光軸的那一點(diǎn)到透鏡光心的距離,也可直接稱為焦距；兩倍焦距就是指該距離的兩倍

凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn)：

2f點(diǎn)是成放大、縮小實(shí)像的分界點(diǎn)；f點(diǎn)是成實(shí)像、虛像的分界點(diǎn)。

薄透鏡成像滿足透鏡成像公式：

1/u(物距) 1/v（像距）=1/f（透鏡焦距）

注：透鏡成像公式是針對(duì)薄透鏡而言，所謂薄透鏡是指透鏡厚度在計(jì)算物距、像距等時(shí)，可以忽略不計(jì)的透鏡。當(dāng)透鏡很厚時(shí)，必須考慮透鏡厚度對(duì)成像的影響。

透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡成像規(guī)律就是：物體放在焦點(diǎn)之外，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實(shí)像，實(shí)像有縮小、等大、放大三種。物距越小，像距越大，實(shí)像越大。物體放在焦點(diǎn)之內(nèi)，在凸透鏡同一側(cè)成正立放大的虛像。物距越大，像距越大，虛像越大。凹透鏡對(duì)光線起發(fā)散作用， 它的成像規(guī)律則要復(fù)雜得多。

實(shí)像虛像

在光學(xué)中，由實(shí)際光線匯聚成的像，稱為實(shí)像，能用光屏承接；反之，則稱為虛像，只能由眼睛感覺。有經(jīng)驗(yàn)的物理老師，在講述實(shí)像和虛像的區(qū)別時(shí)，往往會(huì)提到這樣一種區(qū)分方法：“實(shí)像都是倒立的，而虛像都是正立的?！彼^“正立”和“倒立”，當(dāng)然是相對(duì)于原物體而言。

平面鏡、凸面鏡和凹透鏡所成的三種虛像，都是正立的；而凹面鏡和凸透鏡所成的實(shí)像，以及小孔成像中所成的實(shí)像，無一例外都是倒立的。當(dāng)然，凹面鏡和凸透鏡也可以成虛像，而它們所成的兩種虛像，同樣是正立的狀態(tài)。

那么人類的眼睛所成的像，是實(shí)像還是虛像呢？我們知道，人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，那么外界物體在視網(wǎng)膜上所成的像，一定是實(shí)像。根據(jù)上面的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，視網(wǎng)膜上的物像似乎應(yīng)該是倒立的?？墒俏覀兤匠？匆姷娜魏挝矬w，明明是正立的??？這個(gè)與“經(jīng)驗(yàn)規(guī)律”發(fā)生沖突的問題，實(shí)際上涉及到大腦皮層的調(diào)整作用以及生活經(jīng)驗(yàn)的影響。

當(dāng)物體與凸透鏡的距離大于透鏡的一倍焦距小于二倍焦距時(shí)，物體成倒立的像，當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，像逐漸變大，像到透鏡的距離也逐漸變大；當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí)，物體成放大的像，是虛像。

當(dāng)物體與凸透鏡的距離大于二倍焦距時(shí)，物體成倒立的像，這個(gè)像是蠟燭射向凸透鏡的光經(jīng)過凸透鏡會(huì)聚而成的，是實(shí)際光線的會(huì)聚點(diǎn)，能用光屏承接，是實(shí)像。當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時(shí)，物體成正立的虛像。