(a) 画出光线图,展示一个放置在凹透镜无限远和光心之间的物体的成像。(b) 一个焦距为15厘米的凹透镜在离透镜10厘米处成像。计算i. 物体到透镜的距离。ii. 所成像的放大倍数。iii. 所成像的性质。
(a) 放置在凹透镜无限远和光心(C)之间的物体的成像光线图。
当物体放置在凹透镜的无限远和光心(C)之间时,所成的像是虚像,正立,高度缩小,并且在透镜前面。
(b) 已知
焦距,$f$ = $-$15 cm (凹透镜的焦距总是取负值)
像距,$v$ = $-$10 cm (因为像是形成在透镜的左侧,所以取负值)
求解: (i) 物体到透镜的距离,$u$。
(ii) 所成像的放大倍数,$m$。
(iii) 所成像的性质。
解:
(i) 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:
$\frac {1}{(-10)}-\frac {1}{u}=\frac {1}{(-15)}$
$-\frac {1}{10}-\frac {1}{u}=-frac {1}{15}$
$\frac {1}{u}=\frac {1}{15}-\frac {1}{10}$
$\frac {1}{u}=\frac {2-3}{30}$
$\frac {1}{u}=-\frac {1}{30}$
$u=-30cm$
因此,物体 $u$ 距离凹透镜 30cm (在左侧)。
(ii) 根据放大倍数公式,我们知道:
$m=\frac {v}{u}$
代入 $v$ 和 $u$ 的值,我们得到:
$m=\frac {-10}{-30}$
$m=\frac {1}{3}$
$m=+0.33$
因此,所成像的放大倍数 $m$ 为 +0.33。
(iii) 所成像是虚像,正立且缩小。由于放大倍数小于1 (为0.33),因此像比物小 (或缩小)。放大倍数的正号 (+) 表示像是虚像且正立。
此外,我们知道凹透镜总是成虚像、正立、缩小的像。