焦距为 12 厘米的会聚透镜,物体应放置在距离透镜多远处才能产生放大倍数为 1 的像?
放大倍数为 1 的像意味着像距等于物距,像的大小与物体的大小相同。
只有当物体的位 置在 2f 处,即 (2 × 焦距) 时才会发生这种情况。
因此,物体必须放置在距离会聚透镜 24 厘米 (2 × 12) 的位置。
解释
已知:
焦距,$f$ = +12 厘米
放大倍数,$m$ = 1
求解:物体到透镜的距离 $u$。
解答
根据放大倍数公式,我们知道
$m=\frac {v}{u}$
将给定值代入公式,我们得到:
$1=\frac {v}{u}$
$u=v$
现在,根据透镜公式,我们知道
$\frac {1}{v}-\frac {1}{u}=\frac {1}{f}$
$\frac {1}{(-u)}-\frac {1}{u}=\frac {1}{12}$ [像距取负号 $(-)$,因为放大倍数为 1,这意味着所成的像是实像且倒立,而实像且倒立的像是凸透镜右侧形成的]
$-\frac {1}{u}-\frac {1}{u}=\frac {1}{12}$
$\frac {-1-1}{u}=\frac {1}{12}$
$\frac {-2}{u}=\frac {1}{12}$
$u=12\times {(-2)}$
$u=-24厘米$
因此,物体 $u$ 应位于距离凸透镜 24 厘米 处,物距的负号 $(-)$ 表示物体位于凸透镜的左侧。
因此,物体放置在距离透镜 24 厘米 处,并且在透镜的左侧。
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