會聚(凸)透鏡的方程

關於會聚(凸)透鏡方程式的文章

在學習凸透鏡方程式之前,請先了解以下凸透鏡的符號規則。

凸透鏡的符號規則

–物距(do)

如果一個物體穿過一束光,則物距為正值。

–像距 (di)

若光束穿過像,則像距為正值(實像);若光束不穿過像,則像距為負值(虛像)。

–焦距 (f)

當光束穿過透鏡的焦點時,透鏡的焦距為正值。反之,如果光束不穿過透鏡的焦點,透鏡的焦距為負值。凸透鏡的焦點穿過光束,因此凸透鏡的焦距為正值。

–物體高度(ho)

若物體位於主軸上方,物高為正(物體正立)。相反,如果物體位於凸透鏡主軸下方,則物高為負(物體倒立)。

–圖片高度(hi)

若像位於主軸上方,則像高為正(像為正立);若像位於主軸下方,則像高為負(像為倒立)。

–影像放大倍率 (m)

如果影像的放大倍率大於1,則影像尺寸大於物體尺寸。如果影像的放大倍率等於1,則影像尺寸等於物體尺寸。如果影像的放大倍率小於1,則影像尺寸小於物體尺寸。

凸透鏡的方程

會聚(凸)透鏡方程式 1

s = do = 物距,s' = di = 像距,ho = P P' = 物高,hi = Q Q' = 像高,F 1和 F 2 = 會聚透鏡的焦點。

P'AP 三角形與 Q'AQ 三角形相似。因此:

會聚(凸)透鏡方程式 2

三角形 BF²A = Q'F²Q ,其中 AB 的長度等於物高 (h),F²A 的長度等於凸透鏡的焦距 (f)。因此:

會聚(凸)透鏡方程式 3

會聚(凸)透鏡方程式 4

do = 物距(如果物體被光束穿過,則為正值)

di = 像距(若像被光束穿過或像為實像,則為正值)

f = 焦距(如果光束穿過凸透鏡的焦點,則 f 為正值)

使用此方程式解決凸透鏡問題時,請務必記住凸透鏡的符號規則。

影像放大倍率(m)

觀察上圖的形成。類似 PAP 三角形和 QAQ 三角形,我們可以推導出物距和像距與物高和像高的關係:

會聚(凸)透鏡方程式 5

透過加上符號 m,上述方程式可以重新寫成如下形式:

會聚(凸)透鏡方程式 6

m = 影像的放大倍率

ho = 物體高度(若物體位於凸透鏡主軸上方或物體垂直放置,則為正值)

hi = 像高(如果像位於凸透鏡主軸下方或像倒立,則為負值)

do = 物距(如果物體被光束穿過,則為正值)

di = 像距(如果影像穿過光束或影像是實像,則為正值)