凸鏡方程

關於凸鏡方程式的文章

首先,要了解凸面鏡的符號規則。

凸面鏡的符號規則

–物距(do)

若物體位於反射光線的鏡面前面,光線穿過該物體,物距(do)為正。

–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)

凸面鏡的曲率中心位於反射光線的鏡面後方,光線無法穿過該區域,因此凸面鏡的曲率半徑為負值。曲率半徑為負值,所以焦距(f)也是負值。

–物體高度(h)

若物體位於凸面鏡主軸上方,則物高(h)為正值(物體正立)。相反,如果物體位於凸面鏡主軸下方,則物高為負值(物體倒立)。

–圖片高度(h')

若像位於凸面鏡主軸上方,則像高(h')為正值(像正立);若像位於凸面鏡主軸下方,則像高為負值(像倒立)。

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。

凸面鏡的方程

根據下圖,有兩束光照射到凸面鏡上,凸面鏡反射光束。

凸面鏡方程式 1

do = 物距,di = 像距,h = P P' = 物高,h' = Q Q' = 像高,F = 凸面鏡的焦點。

P'AP 三角形與 Q'AQ 三角形相似。因此:

凸面鏡方程式 2

BFA 三角形類似 Q'FQ 三角形,其中 AB 的長度等於物體的高度 (h),FA 的長度等於凸面鏡的焦距 (f)。因此:

凸面鏡方程式 3

凸面鏡方程式 4

根據凸面鏡的符號規則,如果像距 (di) 為負號,則方程式可以轉換為凹面鏡方程式。

因為光束無法穿過像點,且焦距 (f) 為負值,因為凸面鏡的焦點不會被光線通過(請參閱上圖成像示意圖)。根據這個說法,凸面鏡的方程式變成:

凸面鏡方程式 5

do = 物距,di = 像距,f = 焦距

使用此方程式解決凸面鏡問題時,請務必記住凸面鏡的符號規則。

影像放大倍率(米)

觀察上圖所示的成像過程。三角形 P'AP 和 Q'AQ 相似,因此我們可以推導出物距和像距與物高和像高之間的關係:

凸面鏡方程式 6.

透過加 m,方程式可以改寫為如下形式:

凸面鏡方程式 7.

m = 影像放大倍率

h = 物體高度(若物體位於凸面鏡主軸上方或物體正立,則為正值;若物體倒立,則為負值)

h' = 像高(若像位於凸面鏡主軸上方或像正立,則為正;若像倒立,則為負)

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;若光束不穿過像,則為負)