關於凹面鏡方程式的文章
在推導凹面鏡方程式之前,請先閱讀下面關於凹面鏡的一些符號規則。
凹面鏡的標誌規則
–物距(do)
若物體位於反射光線的鏡面前方,則物距(do)為正值。
–像距 (di)
若像位於反射光線的鏡面前方,光線穿過像面,則像距(di)為正值(實像)。若像位於反射光線的鏡面後方,光線不會穿過像面,則像距為負值(虛像)。
曲率半徑(R)
凹面鏡的曲率中心位於反射光線的鏡面前方。因此,凹面鏡的曲率半徑為正值。曲率半徑為正值,所以焦距(f)也為正值。
–物體高度(h)
若物體位於凹面鏡主軸上方,則物體的高度(h)為正值(物體正立)。相反,如果物體位於凹面鏡主軸下方,則物體的高度為負值(物體倒立)。
–圖片高度(h')
若像位於凹面鏡主軸上方,則像高(h')為正值(像為正立);若像位於凹面鏡主軸下方,則像高為負值(像為倒立)。
影像放大倍率(米)
如果影像的放大倍率大於1,則影像的大小大於物體的大小。如果影像的放大倍率等於1,則影像的大小與物體的大小相同。如果影像的放大倍率小於1,則影像的大小小於物體的大小。
凹面鏡的方程
如圖所示,兩束光線被吸引到凹面鏡上,凹面鏡反射光束。

s = do = 物距,s' = di = 像距,h = P P' = 物高,h' = Q Q' = 像高,F = 凹面鏡的焦點。
上圖顯示了兩條光線 P'BFQ' 和 P'AQ'。光線 P'AQ 符合光的反射定律。因此,三角形 P'AP 與三角形 Q'AQ 相似。所以:
![]()
在 P'BFQ' 光線上,BFA 三角形與 QFQ' 三角形相似,其中 AB 的長度等於物高 (h),FA 的長度等於凹面鏡的焦距 (f)。因此:

等式 1 和等式 2 的左右兩邊相同,因此右邊的等式相等:

將這兩個方程式乘以像距(英吋):

do = 物距(若物體位於反射光線的凹面鏡表面前方,則為正值)
di = 像距(若像位於反射光線的凹面鏡前方,則為正值。像為實像)
f = 焦距(為正值,因為凹面鏡的焦點位於凹面鏡反射光線的表面前方)
使用此公式解決凹面鏡問題時,請務必牢記凹面鏡的符號規則。
影像放大倍率(米)
觀察上圖所示的成像過程。類似 PAP 三角形和 QAQ 三角形,我們可以將物距與像距的關係簡化為物高與像高的關係:
![]()
h = 物體高度(若物體位於凹面鏡主軸上方,則為正值,物體正立;若物體倒立,則為負值)
h' = 像高(若像位於凹面鏡主軸上方,則為正值,像為正立;若像倒立,則為負值)
do = 物距(如果光束穿過物體,則為正值)
di = 像距(若光束穿過像,則為正值。像為實像。若光束穿過像,則為負值。像為虛像)。
透過加上符號 m,上述方程式可以重新寫成如下形式:
![]()
m = 影像的放大倍率