球面镜与透镜的成像规律

两类透镜及其成像规律

一、透镜、至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件（要求会辨认）

1、凸透镜、中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等；

2、凹透镜、中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片；

二、基本概念：

1、主光轴：过透镜两个球面球心的直线，用CC/表示；

2、光心：同常位于透镜的几何中心；用“O”表示。

3、焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点；用“F”表示。

4、焦距：焦点到光心的距离（通常由于透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用“f”表示。如下图：

注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点；

三、三条特殊光线（要求会画）：

1、过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如下图：

2、平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线必过焦点（所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用）如下图：

3、经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴；如下图：

四、粗略测量凸透镜焦距的方法：使凸透镜正对太阳光（太阳光是平行光，使太阳光平行于凸透镜的主光轴），下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小、最亮为止，然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。

五、辨别凸透镜和凹透镜的方法：

1、用手摸透镜，中间厚、边缘薄的是凸透镜；中间薄、边缘厚的是凹透镜；

2、让透镜正对太阳光，移动透镜，在纸上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜，否则为凹透镜；

3、用透镜看字，能让字放大的是凸透镜，字缩小的是凹透镜；

六、照相机：1、镜头是凸透镜； 2、物体到透镜的距离（物距）大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像；

七.投影仪：1、投影仪的镜头是凸透镜； 2、投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向；

凸透镜成像规律

表格总结

凸透镜成像规律

物距(u) 像距(v) 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系

u>2f 2f>v>f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧

u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧

2f>u>f v>2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影放映机、投影仪 - 物像异侧

u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 -

f>u v>u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧

虚像在物体之后 物像同侧

规律总结

规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。

应用：照相机、摄像机。

规律1

规律2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。

规律2

规律3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距， 成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，像为于物的异侧。

应用：投影仪、幻灯机、电影放映机。 规律3

规律4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。

规律4

规律5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。

应用：放大镜。

规律5

记忆口诀

（1）一倍焦点分虚实，二倍焦点分大小，二倍焦点物像等。

实像总是异侧倒。物近像远像变大，物远像近像变小。

虚像总是同侧正。物远像远像变大，物近像近像变小。

像的大小像距定，像儿追着物体跑，物距像距和在变。

（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。

1 1、凸透镜成像规律

条件 成像光路图 成像情况 物距u与像距v的关系 像的位置(与物体在同侧或异侧) 像随物距变化的情况

u＞2f

倒立、缩小、实像

u＞v 异侧

f＜v＜2f 物远像近像小；

当物距变大，像距变小，像也变小，反之像变大。

u=2f

倒立、等大、实像 u=2f

放大与缩小实像的分界点 异侧

v=2f 像与物等大

f＜u＜2f

倒立、放大、实像 u＜v 异侧

V＞2f 物近像远像大；

当物距变大，像距变小，像也变小，反之像变大。

u=f

不能成像

u＜f

正立、放大、虚像 u＜V 同侧

物近像近像变小；总之比物体大

一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。

当u大于f成实像时，物近像远像大；物远像近像小。

凸透镜和凹透镜的三条特殊的光

2、平面镜成像原理：光的反射定律。

光路图：

成像特点：

a、 正立等大的虚像。

b、 像距等于物距。

c、 像与物的对应点连线与镜面垂直。

3、小孔成像原理：光的直线传播。

成像特点：a、当物距大于像距时成倒立、缩小的实像；

b、当物距小于像距时成倒立、放大的实像。

第1页/共12页 凸透镜成像规律

在光学中，由实际光线会聚而成，且能在光屏上呈现的像称为实像；由光线的反向延长线会聚而成，且不能在光屏上呈现的像称为虚像。讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”

如果是厚的弯月形凹透镜，情况会更复杂。当厚度足够大时相当于伽利略望远镜，厚度更大时还会相当于正透镜。

一、透镜区别

1、结构

凸透镜：边缘薄、中间厚，至少要有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。可分为双凸、平凸及凹凸透镜三种。

凹透镜：边缘厚、中间薄，至少要有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。可分为双凹、平凹及凸凹透镜三种。

2、对光线作用

凸透镜主要对光线起会聚作用。

凹透镜主要对光线起发散作用。

3、成像性质

凸透镜是折射成像，成的像可以是正立、倒立；虚像、实像；放大、等大、缩小。

凹透镜是折射成像，只能成正立、缩小的虚像。对光线起发散作用。

二、总结

1、表格总结

凸透镜成像规律

物距(u) 像距(v) 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系

u>2f 2f>v>f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧

u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧

2f>u>f v>2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影放映机、投影仪 - 物像异侧 第2页/共12页 u=f -

- - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 -

f>u v>u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧

虚像在物体之后 物像同侧

2、规律总结

规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。

应用：照相机、摄像机。

规律1

规律2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。

规律2

规律3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，像位于物的异侧。