初中物理 05 透镜：凸透镜、凹透镜的规律

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凸透镜

基本概念

凸透镜是中间厚、边缘薄的透镜。它对光有会聚作用，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚于一点，这个点叫做焦点，用\(F\)表示，焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，用\(f\)表示。

成像规律

当物距\(u\gt2f\)时：

像距\(f\lt v\lt2f\)。

成倒立、缩小的实像。此时像与物异侧，即像在凸透镜的另一侧。

应用：照相机就是根据这一原理制成的。物体距离镜头较远，大于二倍焦距，在底片上成倒立、缩小的实像，从而记录下物体的影像。

当物距\(u = 2f\)时：

像距\(v = 2f\)。

成倒立、等大的实像。

应用：利用此规律可测量凸透镜的焦距。当在光屏上得到等大清晰的像时，物距或像距的一半即为焦距。

当\(f\lt u\lt2f\)时：

像距\(v\gt2f\)。

成倒立、放大的实像。像与物异侧。

应用：投影仪是利用这一原理工作的。投影片距离镜头在一倍焦距和二倍焦距之间，通过凸透镜在屏幕上成倒立、放大的实像，将投影片上的图像放大展示出来。

当物距\(u = f\)时：

不成像。此时经过凸透镜的光线平行射出，无法在光屏上形成清晰的像，但从透镜另一侧透过透镜看物体，会看到物体同侧有一个与物体等大的光斑。

当物距\(u\lt f\)时：

成正立、放大的虚像。像与物同侧，即像和物体都在凸透镜的同一侧，且虚像无法用光屏承接，只能通过透镜直接观察到。

应用：放大镜就是利用这一原理制成的。将物体放在凸透镜的一倍焦距以内，通过凸透镜可以看到正立、放大的虚像，方便观察物体的细节。

凹透镜

基本概念

凹透镜是中间薄、边缘厚的透镜。它对光有发散作用，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其反向延长线会交于一点，这个点是凹透镜的虚焦点。

成像规律

凹透镜始终成正立、缩小的虚像。无论物体距离凹透镜多远，通过凹透镜所成的像都是正立、缩小的虚像，且像与物在凹透镜的同侧。

应用：近视眼镜就是凹透镜。近视患者看远处物体时，像成在视网膜前方，佩戴凹透镜后，光线先发散，再经晶状体折射，使像能成在视网膜上，从而看清远处物体。

总结与比较

成像特点比较：凸透镜能成倒立的实像（物距大于焦距时），也能成正立的虚像（物距小于焦距时），且实像有放大、等大、缩小三种情况；凹透镜只能成正立、缩小的虚像。

应用比较：凸透镜在照相机、投影仪、放大镜等光学仪器中有广泛应用，主要是利用其不同的成像特点来满足不同的需求；凹透镜主要应用于矫正近视，通过发散光线来调整像的位置，使其能准确落在视网膜上。

理解和掌握凸透镜和凹透镜的成像规律，对于解释各种光学现象以及正确使用光学仪器都具有重要意义，也是初中物理光学部分的重点内容之一。

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