一个长5厘米的物体放置在焦距为10厘米的会聚透镜前25厘米处。画出光路图,并求出所成像的位置、大小和性质。
已知
物体距离,$u$ = $-$25 cm (由于物体始终放置在透镜的左侧,因此取负值)
焦距,$f$ = 10 cm
物体高度 $h$ = $+$5 cm
求解: 像的位置、性质、$v$ 和像的大小 $h'。
解答
根据透镜公式,我们知道
$\frac {1}{v}-\frac {1}{u}=\frac {1}{f}$
将给定值代入公式,得到-
$\frac {1}{v}-\frac {1}{(-25)}=\frac {1}{10}$
$\frac {1}{v}+\frac {1}{25}=\frac {1}{10}$
$\frac {1}{v}=\frac {1}{10}-\frac {1}{25}$
$\frac {1}{v}=\frac {5-2}{50}$
$\frac {1}{v}=\frac {3}{50}$
$v=\frac {50}{3}$
$v=+16.6\ cm$
因此,像距 $v$ 为 16.6 cm ,且像距的正号 $(+)$ 表示像形成在 透镜的右侧(透镜后面)。 并且,我们知道在透镜的右侧会形成 实像。
现在,
根据放大率公式,我们知道
$m=\frac {v}{u}=\frac {h'}{h}$
将给定值代入公式,得到-
$\frac {\frac {50}{3}}{-25}=\frac {h'}{5}$
$\frac {50}{-25\times {3}}=\frac {h'}{5}$
$-\frac {2}{3}=\frac {h'}{5}$
$h'=-\frac {10}{3}$ [交叉相乘]
$h'=-3.3cm$
因此,像的大小 $h'$ 为 3.3 cm,且负号 $(-)$ 表示像是 倒立的(在主轴下方)。
因此,像的 位置 在 透镜后面 (右侧),像的 性质 是 实像且倒立,像的 大小 比物体 小 (3.3 cm)。