计算一个高度为 12 mm 的物体,距离一个焦距为 0.30 m 的凹透镜 0.20 m 时的像距,并说明像的性质和大小。
已知
凹透镜的焦距,$f$ = $-$0.30 m
物距,$u$ = $-$0.20 m (物距总是取负值,因为它位于透镜的左侧)
物体高度,$h$ = $+$12 mm = $+$0.012 m
求解: 像的性质和大小 $(h')$。
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:
$\frac {1}{v}-\frac {1}{(-0.20)}=\frac {1}{(-0.30)}$
$\frac {1}{v}+\frac {1}{0.20}=-\frac {1}{0.30}$
$\frac {1}{v}=-\frac {1}{0.30}-\frac {1}{0.20}$
$\frac {1}{v}=-\frac {100}{30}-\frac {100}{20}$
$\frac {1}{v}=\frac {-200-300}{60}$
$\frac {1}{v}=-\frac {500}{60}$
$v=-\frac {60}{500}$
$v=-0.12m$
因此,像距凹透镜0.12 m ,负号表示它位于透镜的左侧。因此,所成的像是虚像。
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:
$\frac {-0.12}{-0.20}=\frac {h'}{0.012}$
$\frac {12}{20}=\frac {h'}{0.012}$
$\frac {3}{5}=\frac {h'}{0.012}$
$h'=\frac {3\times {0.012}}{5}$
$h'=\frac {0.036}{5}$
$h'=+0.0072m=+7.2mm$
因此,像的大小 $h'$ 为 7.2 mm,正号表示像是正立的。此外,像的大小小于物体的大小,所以它是缩小的。
因此,凹透镜所成像的性质是虚像、正立、缩小。