一个高4.25毫米的物体放置在一个焦距为+5D的凸透镜前10厘米处。求:(i) 透镜的焦距,以及(ii) 像的大小。
已知
物体高度,$h$ = 4.25 mm = 0.425 cm $(\because 1cm=10mm)$
物体距离,$u$ = $-$10 cm
焦度,$P$ = $+$5 D
求解:(i)焦距 $f$, (ii)像的大小 $h'$。
解:(i)
透镜的焦度由下式给出:
$P=\frac {1}{f}$
代入焦度 $P$ 的值,我们得到:
$5=\frac {1}{f}$
$f=\frac {1}{5}$
$f=+0.2m=20cm$
因此,透镜的焦距 $f$ 为20cm。
解:(ii)
根据透镜公式,我们知道:
$\frac {1}{v}-\frac {1}{u}=\frac {1}{f}$
代入已知值,我们得到:
$\frac {1}{v}-\frac {1}{(-10)}=\frac {1}{20}$
$\frac {1}{v}+\frac {1}{10}=\frac {1}{20}$
$\frac {1}{v}=\frac {1}{20}-\frac {1}{10}$
$\frac {1}{v}=\frac {1-2}{20}$
$\frac {1}{v}=-\frac {1}{20}$
$v=-20cm$
因此,像距 $v$ 为透镜前20cm。
现在,
根据放大率公式,我们知道:
$m=\frac {v}{u}=\frac {h'}{h}$
代入已知值,我们得到:
$\frac {-20}{-10}=\frac {h'}{0.425}$
$2=\frac {h'}{0.425}$
$h'=2\times {0.425}$
$h'=+0.85cm=+8.5mm$
因此,像的大小 $h'$ 为8.5cm,正号表示像是正立虚像。
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