说说凸透镜成像的规律

赵宇

生活中人们经常使用照相机、带摄像头的智能手机、投影仪、显微镜等光学仪器，它们的主要部件都是凸透镜，在使用这些光学仪器时，物体到凸透镜的距离不相同，导致成像性质的不同，同样都是凸透镜，为什么物距不同，成像情况就各不相同呢？

凸透镜成像的规律

实验表明：（1）当u>2f时，成倒立、缩小的实像，像在一倍焦距和二倍焦距之间，照相机就是利用这一原理工作的；（2）当f

另外，凸透镜成像时。还有两个特殊点：（1）当u=2f时，成倒立、等大的实像，像距也为2f，这一特点常用于判定凸透镜的焦距大小；（2）当u=f时，成平行光射出，不成像，这一特点可用于获取平行光，即把光源放在凸透镜的焦点上，那么，光源发出的光经凸透镜折射后成平行光射出。

为了方便同学们记忆，我们可以把凸透镜的成像规律编成如下的口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小：实像异侧皆倒立，虚像同侧皆正立；成实像时，物近像远像变大（即物体越靠近焦点，像离透镜越远，像也越大）。物远像近像变小。

利用凸透镜成像规律判断凸透镜的焦距范围

利用凸透镜成像的规律，可以判断凸透镜焦距的范围。

例1，实验室备有甲、乙、丙三个凸透镜，某实验小组分别用这三个凸透镜探究凸透镜成像规律，实验时，当蜡烛到透镜的距离都为12cm时，甲、乙、丙三透镜分别成缩小的实像、放大的虚像和放大的实像，则这三个透镜的焦距f_甲、f_乙、f_丙的大小关系为（ ）。

A.f_甲>f_乙>f_丙

B.f_乙>f_丙>f_甲

C.f_乙>f_甲>f_丙

D.f_丙>f_乙>f_甲

解析：甲凸透镜成缩小的实像，说明物距大于二倍焦距，即12cm>2f_甲，f_甲<6cm；乙凸透镜成放大的虚像，说明物距小于一倍焦距，即12cm乙；丙凸透镜成放大的实像，说明物距大于一倍焦距而小于二倍焦距，f_丙<12cm<2f_丙，则6cm丙<12cm，故f_甲丙乙项B正确。

答案：B

利用凸透镜成像规律判断像的性质及大小

由凸透镜成像规律可知，物体处在凸透镜前的不同位置，通过凸透镜所成的像不同，在u>f时，物体越靠近凸透镜，所成的实像越大；u

例2，某实验小组用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律，他们将蜡烛、凸透镜固定在光具座如图1所示位置，移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像，该像是倒立、____的实像，利用此原理工作的光学仪器有____，接下来他们保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜向蜡烛的方向移动，光屏上再次出现了一个倒立、____的实像。

解析：已知凸透镜的焦距是10cm，图中蜡烛处在25cm处，距凸透镜25cm，故u>2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，像在一倍焦距和二倍焦距之间，照相机就是利用这一原理工作的：如果保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜向蜡烛的方向移动，即减小了蜡烛与凸透镜之间的距离，由凸透镜成像规律可知，在u>f时，物体越靠近凸透镜，所成的实像越大，故此时会在光屏上再次出现一个倒立、放大的实像。

答案：缩小 照相机 放大

责任编辑：程哲