如何掌握凸透镜成像规律的方法(如何掌握凸透镜成像规律)

导语：如何掌握凸透镜成像规律？

凸透镜成像规律是初中物理学习的难点、重点。对初中学生来讲，凸透镜成像规律知识点多，不好理解，更不易分辨，容易记混。

下面，使用光路图，记住主要的几点，借助推理，可以帮助我们理解、记忆、掌握凸透镜成像规律。

一、为了方便掌握、记忆凸透镜成像规律，大体上先对以下几点有个概念：

（1）用作图法研究凸透镜成像规律时，习惯上将物体放在凸透镜左侧，如图1所示。

（2）实物在焦点以外，实物成实像，实像在凸透镜右侧焦点以外。

图1

（3）实物在焦点以内，实物成虚像，虚像在凸透镜左侧，与实物位置空间叠加，如图2所示。

图2

（4）从图1、图2可以看出，凸透镜右侧焦点以内，没有像，既无实像也无虚像。

（5）总结凸透镜成像规律时，可以把物体所在的一侧空间分成“三点三区”：1、无穷远u=∞；2、两倍焦距外u>2f；3、两倍焦距处u=2f；4、两倍焦距与焦距之间f<u<2f；5、焦点u=f；6、焦点以内u<f，如图3所示。

图3

二、下面，对物体位于“三点三区”时的成像进行详细分解

（一）首先应该熟练掌握两点：无穷远、焦点。

（1）平行光通过凸透镜后聚焦在一点。这一点称为焦点，焦点到透镜的距离称为焦距，如图4所示。小时候在阳光下拿放大镜烧蚂蚁，用的就是这个规律。

图4

从图4知道：物体位于无穷远，物距u=∞；它的像最小，位于右侧焦点，即像距v=f。

（2）与上面的情形相反，把箭头反过来，光沿反方向传播，必定沿原光路返回。物体位于焦点，光线通过凸透镜后，变成平行光，如图5所示。

图5

从图5知道：物体位于焦点，u=f；而像则到了无穷远，v=∞。

如图6所示，可以认为物体是从无穷远移动到了焦点，而像则从焦点移动到了无穷远。强调注意一点：物体、像移动方向是一样的，都是从左向右移动，反过来也一样。

图6

（二）第三点：在无穷远与焦点之间，有一个位置特别重要，就是2f点。

物体位于两倍焦距处时，像也位于两倍焦距处，如图7所示。即u=2f，v=2f，并且像是一个倒立的、和物体一样大小的实像。重复一下：这个像的关键点有三个：倒立、与物同大、实像。

图7

“实像”俩字的意思是说，物体发出的光线，确实到达了这里。若在2f处放一张照相底片，光线可以使底片曝光，得到物体的照片。

（三）有了以上三点知识，我们就可以推理出“两个区”成像，而不是死记硬背了。

（1） 第一区：物体从无穷远靠近2f处，即物距大于两倍焦距时（u>2f）

物体从无穷远靠近2f处，像同时离开焦点，也往右移动，并且像是一个倒立的、比物体小的实像，像距f<v<2f如图8所示。

图8

再次强调，图8不需要死记硬背，而是结合图5、图7推理出来的。

（1） 第二区：物体继续向右移动，越过2f点，但还没有到f点时，即f<u<2f

此时，从图4可以看出，像也继续向右移动，越过2f点，并且是一个倒立的、比物体大的实像，像距v>2f，如图9所示。

图9

同样，图9不需要死记硬背，而是可以从图8推理得到：在图8中，把物、像位置交换一下，箭头掉向，就是图9。

（四）现在讨论第三区：物体继续向右移动，越过f点，即u<f

此时，像是正立、放大的虚像，与物体一起，都位于凸透镜的同一侧，如图10所示。

图10

从图10可以看出，光线通过凸透镜后是发散的，其反向延长线相交，形成正立、放大的虚像。

这个情形与拿放大镜看东西是一个道理（图11）。

图11 放大镜成像

光线的反向延长线相交形成正立的虚像，这有点类似与平面镜成像，如图12所示。

图12 平面镜成虚像

“虚像”俩字的意思是说，物体发出的光线，没有真的到达这里。若在虚像处放一张照相底片，底片接收不到光线，是不会曝光的。

二、凸透镜成像规律总结在表1中。

表1 凸透镜成像规律

再次强调一下，对表1，重点记住1、3、5和6，看着很多，其实都是特殊点，比较熟悉，容易记忆。

剩下的2、4如果靠死记硬背，容易混淆出错，可以根据图4、图5和图7依靠推理自己找出来。

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