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。

更新于:2022年10月10日

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