凸面鏡公式

在回顧凸面鏡公式之前,首先要先了解凸面鏡符號的幾個規則。

凸面鏡標誌規則
- 物距(秒)
如果一個物體位於一面反射光線的鏡面前,光線穿過該物體,那麼 物距 (多個) 是積極的。
- 像距(s')
如果陰影位於反射光線的鏡面前方,光線會穿過陰影,那麼 陰影距離 (s') 是正像(實像)。如果像位於反射光線的鏡面後面,光線無法穿過像,那麼 陰影距離 是負像(虛像)。
- 曲率半徑(R)
凸面鏡的曲率中心位於鏡面反射面的後方,光線無法穿過該區域,因此凸面鏡的曲率半徑為負值。若曲率半徑為負值,則焦距(f)也為負值。
- 物體高度(h)
如果物體位於凸面鏡主軸上方,那麼 物體高度(h) 為正(物體正立)。反之,若物體位於凸面鏡主軸下方,則 物體的高度 是負數(倒置的物體)。
- 陰影高度(h')
若像位於凸面鏡主軸上方,則像高(h')為正值(像為正立)。若像位於凸面鏡主軸下方,則像高為負值(像為倒立)。
- 影像放大倍率(米)
如果影像放大倍率大於 1,則影像尺寸大於物體尺寸。如果影像放大倍率等於 1,則影像尺寸與物體尺寸相同。如果影像放大倍率小於 1,則影像尺寸小於物體尺寸。
 
凸面鏡公式
請看下圖。圖中描繪了兩束光線射向凸面鏡,然後這兩束光線被凸面鏡反射。
凸面鏡公式 - 1
標題 :
s = 物距,s' = 像距,h = P P' = 物高,h' = Q Q' = 像高,F = 凸面鏡的焦點。

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在光束 P'AS 中,三角形 P'AP 與三角形 Q'AQ 相似。因此:
凸面鏡公式 - 2
在光束 P'BR 中,三角形 BFA 類似於三角形 Q'FQ,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:
凸面鏡公式 - 3
等式 1 和等式 2 的左右兩邊相等,因此它們的右邊也相等:
凸面鏡公式 - 4
將等式兩邊同時乘以 s':
凸面鏡公式 - 5
根據凸面鏡符號的規則,該公式可以改寫成如下形式: 凹面鏡公式, 如果 像距(s') 之所以給它一個負號,是因為光束沒有穿過陰影。 焦距(f) 之所以要加上負號,是因為光束沒有穿過凸面鏡的焦點(與上圖的成像情況比較)。根據此說法,上述凸面鏡的公式變成:
凸面鏡公式 - 6說明:s = 物距,s' = 像距,f = 焦距。
使用此公式解決凸面鏡問題時,請務必記住凸面鏡符號規則。

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影像放大倍率(米)
觀察上方物體陰影的形成影像。三角形 P'AP 和 Q'AQ 相似,因此我們可以推導出物體距離和陰影距離與物體高度和陰影高度的關係:
凸面鏡公式 - 7透過加 m,公式可以重新寫成如下形式:
凸面鏡公式 - 8
備註:
m = 影像放大倍率
h = 物體高度(若物體位於凸面鏡軸線上方或物體正立,則為正值;若物體倒置,則為負值)
h' = 像高(若像位於凸面鏡軸線上方或像正立,則為正;若像倒立,則為負)
s = 物距(如果物體被入射光束穿過,則為正值)
s' = 像距(如果影像穿過光束,則為正;如果影像未穿過光束,則為負)
 
凸面鏡問題範例
佩拉賈裡 凸面鏡範例 這樣你就能更能理解如何使用凸面鏡公式。

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凸面鏡練習題
去做 凸面鏡練習題 這樣你就能更熟練地解決凸面鏡問題。

 

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