在光學(xué)中，由實(shí)際光線會(huì)聚而成，且能在光屏上呈現(xiàn)的像稱為虛像；由光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚而成，且不能在光屏上呈現(xiàn)的像稱為實(shí)像。講述虛像和實(shí)像的區(qū)別時(shí)，往往會(huì)提及這樣一種分辨方式：“實(shí)像都是倒立的，而實(shí)像都是正立的。”結(jié)構(gòu)特點(diǎn)凸透鏡：邊緣薄、中間厚，至少要有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面。可分為雙凸、平凸及凹凸透鏡三種。凹透鏡：邊緣厚、中間薄，至少要有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面。可分為雙凹、平凹及凹凸透鏡三種。光學(xué)性質(zhì)（對(duì)光線作用）凸透鏡主要對(duì)光線起會(huì)聚作用。凹透鏡主要對(duì)光線起發(fā)散作用。成像性質(zhì)凸透鏡是折射成像，成的像可以是正立、倒立；虛像、實(shí)像；放大、等大、縮小。凹透鏡是折射成像，只能成正立、縮小的實(shí)像。對(duì)光線起發(fā)散作用。表格總結(jié)凸透鏡成像規(guī)律物距(u)像距(v)正倒大小虛實(shí)應(yīng)用特點(diǎn)物，像的位置關(guān)系u>2f2f>v>f倒立縮小虛像照相機(jī)、攝像機(jī)-物像異側(cè)u=2fv=2f倒立等大虛像測(cè)焦距成像大小的分界點(diǎn)物像異側(cè)2f>u>fv>2f倒立放大虛像幻燈機(jī)、電影放映機(jī)、投影儀-物像異側(cè)u=f---不成像強(qiáng)光聚焦手電筒成像虛實(shí)的分界點(diǎn)-f>uv>u正立放大實(shí)像放大鏡實(shí)像在物體同側(cè)實(shí)像在物體然后物像同側(cè)規(guī)律總結(jié)規(guī)律1：當(dāng)物距小于2倍焦距時(shí)，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的虛像。
此時(shí)像距大于物距，像比物小，物像異側(cè)。應(yīng)用：照相機(jī)、攝像機(jī)。規(guī)律1規(guī)律2：當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，則像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的虛像。此時(shí)物距等于像距，像與物大小相等，物像異側(cè)。規(guī)律2規(guī)律3：當(dāng)物距大于2倍焦距、大于1倍焦距時(shí)，則像距小于2倍焦距， 成倒立、放大的虛像。此時(shí)像距小于物距，像比物大，像坐落物的異側(cè)。應(yīng)用：投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。規(guī)律3規(guī)律4：當(dāng)物距等于1倍焦距時(shí)，則不成像，成平行光射出。規(guī)律4規(guī)律5：當(dāng)物距大于1倍焦距時(shí)，則成正立、放大的實(shí)像。此時(shí)像距小于物距，像比物大，物像同側(cè)。應(yīng)用：放大鏡。規(guī)律5記憶口訣1.一倍焦點(diǎn)分虛實(shí)，二倍焦點(diǎn)分大小，二倍焦點(diǎn)物像等。實(shí)像總是異側(cè)倒。虛像總是同側(cè)正。物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。（遠(yuǎn)近是相對(duì)于焦點(diǎn)，實(shí)實(shí)像都適用）像的大小像距定，像兒追著物體跑，物距像距和在變。注：這里所指的一倍焦距是說(shuō)平行光源通過(guò)透鏡凝聚到主光軸的那一點(diǎn)到透鏡光心的距離,也可直接稱為焦距；兩倍焦距就是指該距離的兩倍。凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn)：2f點(diǎn)是成放大、縮小虛像的分界點(diǎn)；f點(diǎn)是成虛像、虛像的分界點(diǎn)。薄透鏡成像滿足透鏡成像公式：1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透鏡焦距）注：透鏡成像公式是針對(duì)薄透鏡而言，所謂薄透鏡是指透鏡長(zhǎng)度在估算物距、像距等時(shí)，可以忽視不計(jì)的透鏡。
當(dāng)透鏡很厚時(shí)，必須考慮透鏡長(zhǎng)度對(duì)成像的影響。2.凸透鏡、把光聚，成象規(guī)律真有趣；兩倍焦距分大小，一倍焦距分虛實(shí)；二焦以外倒實(shí)小，我們用作照相機(jī)；一二焦間倒實(shí)大，我們用作投影儀；焦點(diǎn)以內(nèi)正大虛，我們用作放大鏡；欲想得到等實(shí)象，兩倍焦距物體放；焦點(diǎn)之位不成象，點(diǎn)光可變平行光；成象規(guī)律記心間，透鏡應(yīng)用法無(wú)邊。物近（遠(yuǎn)），像遠(yuǎn)（近），像變大（小）。3.物進(jìn)像退，像越退越大，大像總在小像后，同向聯(lián)通。成像實(shí)驗(yàn)光具座為了研究各類猜測(cè)，人們常常用光具座進(jìn)行試驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使她們的中心與燭焰中心盡量保持在同一水平高度上，以保證燭焰的像能成在光屏的中央。（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持凸透鏡位置不變，改變蠟燭或光屏與凸透鏡的距離，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)作透鏡成像光路：①將蠟燭放在2倍焦距以外，觀察現(xiàn)象②將蠟燭放在2倍焦距和1倍焦距之間，觀察現(xiàn)象③將蠟燭放在一倍焦距以內(nèi)，觀察現(xiàn)象④作凸透鏡成像光路⑤進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)（3-5次，尋找實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律）應(yīng)用人眼人類的耳朵所成的像，是虛像還是實(shí)像呢？我們曉得，人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，那么外界物體在黃斑上所呈的像，一定是虛像。根據(jù)前面的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，視網(wǎng)膜上的物像其實(shí)是倒立的。
可是我們平時(shí)看到的任何物體，明明是正立的啊？這個(gè)與經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律發(fā)生沖突的問(wèn)題光學(xué)凸透鏡成像規(guī)律表格，實(shí)際上涉及到大腦皮層的調(diào)整作用以及生活經(jīng)驗(yàn)的影響。由于視覺錯(cuò)誤，人眼覺得光是由物體發(fā)出并直射入人眼。當(dāng)物體與凸透鏡的距離小于透鏡的焦距時(shí)，物體成倒立的像，當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡緊靠時(shí)，像逐步變大，像到透鏡的距離也逐步變大；當(dāng)物體與透鏡的距離大于焦距時(shí)，物體成放大的像，這個(gè)像不是實(shí)際折射光線的會(huì)聚點(diǎn)，而是它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，用光屏接收不到，是實(shí)像。平面鏡所成的實(shí)像對(duì)比（不能用光屏接收到，只能用耳朵聽到）。照相機(jī)照相機(jī)的鏡頭就是一個(gè)凸透鏡，要照的景物就是物體，膠片就是光屏。照射在物體上的光經(jīng)過(guò)漫反射通過(guò)凸透鏡將物體的像成在最后的膠卷上；膠片上涂有一層對(duì)光敏感的物質(zhì)，它在爆光后發(fā)生化學(xué)變化，物體的像就被記錄在膠片上，而物距、像距的關(guān)系與凸透鏡的成像規(guī)律完全一樣。物體緊靠時(shí)，像越來(lái)越遠(yuǎn)，越來(lái)越大，最后再同側(cè)成實(shí)像。物距減小，像距降低，像變小；物距減少，像距減小，像變大。一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小。其他放映機(jī),幻燈機(jī)，投影機(jī)，放大鏡,探照燈,攝像機(jī)和攝像頭都應(yīng)用了凸透鏡，凸透鏡建立了我們的生活，時(shí)時(shí)刻刻都應(yīng)用在生活中。
遠(yuǎn)視眼鏡就是凸透鏡，近視眼鏡就是凹透鏡。另外凸透鏡還用于：1、拍攝、錄像2、投影，幻燈，電影3、用于特效燈光（聚焦成各類花色）4、成實(shí)像用于放大文字、工件、地圖等檢測(cè)焦距器材光具座，光屏，刻度尺，凸透鏡步驟①將凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)②讓光屏與凸透鏡在另左側(cè)承接光斑③改變光屏與凸透鏡間的距離④當(dāng)光屏上的光斑最小，最亮?xí)r，固定。在白紙與凸透鏡的位置，用刻度尺（或借助圓規(guī)張角測(cè)出凸透鏡中心與光斑之間的距離，截取圓規(guī)張角間寬度）再檢測(cè)出此時(shí)凸透鏡中心與光斑之間的距離，此距離即為凸透鏡的焦距。注意1.在陽(yáng)光下有效，陰雨天氣放大鏡有可能不能產(chǎn)生光斑！2.在強(qiáng)光下注意火苗，遠(yuǎn)離可燃物，以防引起火警。3.要使凸透鏡，光屏中心和蠟燭焰心在同一直線上。推導(dǎo)方式凸透鏡的成像規(guī)律是1/u+1/v=1/f（即：物距的倒數(shù)與像距的倒數(shù)之和等于焦距的倒數(shù)。一共有兩種推論方式 。分別為“幾何法”與“函數(shù)法”。幾何法【題】如右圖 ，用幾何法證明1/u+1/v=1/f。幾何法推論凸透鏡成像規(guī)律【解】∵△ABO∽△A'B'O∴AB:A'B'=u:v∵△COF∽△A'B'F∴CO:A'B'=f:(v-f)∵四邊形ABOC為圓形∴AB=CO∴AB:A'B'=f:(v-f)∴u:v=f:(v-f)∴u(v-f)=vf∴uv-uf=vf∵uvf≠0∴(uv/uvf)-(uf/uvf)=vf/uvf∴1/f-1/v=1/u即：1/u+1/v=1/f函數(shù)法【題】 如右圖 ，用函數(shù)法證明1/u+1/v=1/f。
【解】右圖為凸透鏡成像示意圖。其中c為成像的物體厚度，d為物體成的像的厚度。u為物距，v為像距，f為焦距。步驟（一）為易于用函數(shù)法解決此問(wèn)題，將凸透鏡的主光軸與平面直角坐標(biāo)系的橫座標(biāo)軸（x軸）關(guān)聯(lián)（即重合），將凸透鏡的理想折射面與縱座標(biāo)軸（y軸）關(guān)聯(lián)，將凸透鏡的光心與座標(biāo)原點(diǎn)關(guān)聯(lián)。則：點(diǎn)A的座標(biāo)為（-u,c），點(diǎn)F的座標(biāo)為（f,0），點(diǎn)A'的座標(biāo)為（v,-d），點(diǎn)C的座標(biāo)為（0，c）。（二）將AA’，A'C單向延長(zhǎng)為直線l1,l2，視作兩條函數(shù)圖像。由圖像可知：直線l1為正比列函數(shù)圖像，直線l2為一次函數(shù)圖像。（三）設(shè)直線l1的解析式為y=k1x,直線l2的解析式為y=k2x+b依題意，將A(-u,c),C(0,c),F(f,0)代入相應(yīng)解析式得方程組：c=-u·k1c=b0=k2f+b把k1,k2當(dāng)作未知數(shù)解之得：k1=-(c/u), k2=-(c/f)∴兩函數(shù)解析式為：y=-(c/u)x, y=-(c/f)x+c∴兩函數(shù)交點(diǎn)A'的座標(biāo)（x,y)符合方程組y=-(c/u)xy=-(c/f)x+c∵A'(v,-d)∴代入得：-d=-(c/u)v-d=-(c/f)v+c∴-(c/u)v=-(c/f)v+c=-d∴(c/u)v=(c/f)v-c=dcv/u=(cv/f)-cfcv=ucv-ucffv=uv-uf∵uvf≠0∴fv/uvf=(uv/uvf)-(uf/uvf)∴1/u=1/f-1/v即：1/u+1/v=1/f規(guī)律記憶一、1.u>2f，倒立縮小的虛像 f簡(jiǎn)記為：外中倒小實(shí)（或物遠(yuǎn)像近像變小）2.u=2f, 倒立等大的虛像 v=2f 可拿來(lái)檢測(cè)凸透鏡焦距簡(jiǎn)記為：兩兩倒等實(shí)（或物等像等像不變）3.2f>u>f 倒立放大的虛像 v>2f 放映機(jī)，幻燈機(jī)，投影機(jī)簡(jiǎn)記為：中外倒大實(shí)（或物近像遠(yuǎn)像變大）4.u=f 不成像 平行光源 探照燈簡(jiǎn)記為：點(diǎn)上不成像（或物等焦距不成像）5.u簡(jiǎn)記為：點(diǎn)內(nèi)正大虛（或物小焦距像大虛）注：u小于2f簡(jiǎn)稱為遠(yuǎn)——離凸透鏡遠(yuǎn)一些；u大于2f且小于f簡(jiǎn)稱為近——離凸透鏡近一些二、物三像二 小實(shí)倒 物二像三 倒大實(shí) 物與像同側(cè)正大虛物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小，1倍焦距分虛實(shí)，2倍焦距分大小。
三、二環(huán)外①，拾到②小單反。一二環(huán)間，拾到大投影。一環(huán)內(nèi)， 打③假④正經(jīng)⑤。注解：①二環(huán)外：二倍焦距以外②拾到：拾，實(shí)（實(shí)像。 到，倒（倒立） 應(yīng)用：照相機(jī)③打：放大④假，虛（虛像）⑤經(jīng)，放大鏡應(yīng)用例題例1 老奶奶用放大鏡看報(bào)時(shí)，為了見到更大的清晰的像，她經(jīng)常這樣做（ ）A．報(bào)與放大鏡不動(dòng)，眼睛離報(bào)遠(yuǎn)些B．報(bào)與耳朵不動(dòng)，放大鏡離報(bào)遠(yuǎn)一些C．報(bào)與放大鏡不動(dòng)，眼睛離報(bào)近一些D．報(bào)與耳朵不動(dòng)，放大鏡離報(bào)近一些解析：放大鏡是凸透鏡，由凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)物體在一倍焦距以內(nèi)的時(shí)侯，物距越大，像距越大，像也越大。也可從成像原理得出結(jié)論，平行于主軸的光線不變，而隨著物體的遠(yuǎn)離透鏡，過(guò)光心的光線越來(lái)越緩慢，所以兩條光線的反向延長(zhǎng)線交點(diǎn)就離透鏡越遠(yuǎn)，像就越大。也就是在一倍焦距以內(nèi)的時(shí)侯，物體離焦點(diǎn)越近，像越大。所以答案為B。例2 小明拿著一個(gè)半徑比較大的實(shí)驗(yàn)用的放大鏡，伸直雙腿觀看遠(yuǎn)處的物體，他可以聽到物體的像，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A．射入眼里的光一定是由像發(fā)出的B．像一定是實(shí)像C．像一定是倒立的D．像一定是放大的解析：放大鏡是凸透鏡，在手拿凸透鏡，并下蹲了手指看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，物距遠(yuǎn)小于兩倍焦距，所以會(huì)成像在手下側(cè)稍小于一倍焦距處。
而人的耳朵在一個(gè)手指以外，所以步入人眼的光線肯定是折射光線凝聚成像后再分開的光線，我們看見就似乎是從像發(fā)出的。這個(gè)像肯定是倒立縮小的虛像。所以答案是C。而選項(xiàng)A中并非所有步入人眼的光線都是從像發(fā)下來(lái)的。例3 在農(nóng)村放映影片，試鏡頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)屏上的影像小了一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)如何調(diào)整放映機(jī)（ ）A．放映機(jī)離屏遠(yuǎn)一些，膠片離鏡頭遠(yuǎn)一些B．放映機(jī)離屏遠(yuǎn)一些，膠片離鏡頭近一些C．放映機(jī)離屏近一些，膠片離鏡頭遠(yuǎn)一些D．放映機(jī)離屏近一些，膠片離鏡頭近一些解析：這是一道凸透鏡的應(yīng)用題，電影放映機(jī)鏡頭（凸透鏡）的焦距是不變的，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，膠片距透鏡焦點(diǎn)的距離越近，屏上成的像越大，同時(shí)，屏離透鏡越遠(yuǎn)。凸透鏡成像，物體越緊靠焦點(diǎn)，成的像越大，此時(shí)像離凸透鏡越遠(yuǎn)（實(shí)像、虛像都有這個(gè)規(guī)律）。反過(guò)來(lái)，物體離凸透鏡越遠(yuǎn)，成的虛像越小，像越緊靠焦點(diǎn)。凹透鏡成像，物體體離凹透鏡越遠(yuǎn)，所成的像越小，像越緊靠虛焦點(diǎn)。從上述剖析可知，本題的正確選項(xiàng)為B。例4 某朋友拍結(jié)業(yè)合照后，想拍一張獨(dú)身像。攝影師應(yīng)采取的方式是（ ）A．使照相機(jī)緊靠朋友，同時(shí)鏡頭往前縮，離膠卷近些B．使照相機(jī)緊靠朋友，同時(shí)鏡頭向前伸，離膠卷遠(yuǎn)些C．使照相機(jī)遠(yuǎn)離朋友，同時(shí)鏡頭往前縮，離膠卷近些D．使照相機(jī)遠(yuǎn)離朋友，同時(shí)鏡頭向前伸，離膠卷遠(yuǎn)些解析：照相機(jī)鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。
鏡頭后是黑箱，膠片裝在黑箱頂部光學(xué)凸透鏡成像規(guī)律表格，膠片相當(dāng)于光屏；當(dāng)拍完合照后，再拍獨(dú)身像，像要變大。成像時(shí)要使像變大，物距應(yīng)減少，同時(shí)減小像距，即拉長(zhǎng)黑箱或使鏡頭前伸。從上述剖析可知，本題的正確選項(xiàng)為B。例5 用照相機(jī)拍攝水池頂部的物體時(shí)，若保持照相機(jī)的位置不變，比較池中有水和無(wú)水兩種情況（假設(shè)兩種情況下，人眼看見的物體等大），則有水時(shí)（ ）A．暗箱應(yīng)略短一些，得到的像會(huì)略大些B．暗箱應(yīng)略短一些，得到的像會(huì)略小些C．暗箱應(yīng)略長(zhǎng)一些，得到的像會(huì)略大些D．暗箱應(yīng)略長(zhǎng)一些，得到的像會(huì)略小些解析：根據(jù)照相機(jī)成像原理，當(dāng)物距減少時(shí)，像距變大，要在膠卷上得到物體清晰的像，應(yīng)將黑箱適當(dāng)減短一些，同時(shí)，膠片上的像將比原先的像略大一些。本例中，池水底有水時(shí)水池頂部的物體因?yàn)楣獾恼凵淇雌饋?lái)比實(shí)際位置偏低，當(dāng)把水排掉無(wú)水后，池底的物體相對(duì)人來(lái)說(shuō)變遠(yuǎn)了，如果一直想在原先的位置用此照相機(jī)拍到這個(gè)物體清晰的相片，根據(jù)凸透鏡成虛像時(shí)，物遠(yuǎn)像近像變小，可知他應(yīng)當(dāng)調(diào)整照相機(jī)，使鏡頭后縮，暗箱應(yīng)略短些．反之有水時(shí)，物體因?yàn)楣獾恼凵淇雌饋?lái)比實(shí)際位置偏低，物近像遠(yuǎn)像變大，使鏡頭前移，暗箱應(yīng)略長(zhǎng)些，所得的像會(huì)略大些．故選C．例6 測(cè)繪人員勾畫地圖時(shí)，需要在空中的客機(jī)上向地面拍照，稱為民航攝影，若使用民航攝影照相機(jī)的鏡頭焦距為50mm，則底片到鏡頭的距離為（ ）A．10mm之內(nèi)B．略大于50mmC．略小于50mmD．等于50mm解析：航空攝影是指在客機(jī)上向地面照相，由于物體距離凸透鏡十分遠(yuǎn)，可以看成從無(wú)限遠(yuǎn)處入射的光線，它所成的像應(yīng)該略小于焦距。
故本題的正確選項(xiàng)為C。【評(píng)注】解決有關(guān)照相機(jī)、幻燈機(jī)和放大鏡應(yīng)用的問(wèn)題都離不開凸透鏡成像規(guī)律。而把握這種規(guī)律的最好方式就是作圖，因此，同學(xué)們?cè)谡n下應(yīng)反復(fù)畫物體在凸透鏡不同位置的成像光路圖，在這個(gè)基礎(chǔ)上熟練把握知識(shí)點(diǎn)剖析中所列的表格，再做這些問(wèn)題就得心應(yīng)手了。例7 物距OB為u，相距OB'為v，凸透鏡焦距為f。請(qǐng)用幾何方式求證1/u+1/v=1/f。解析：詳細(xì)解析請(qǐng)見本詞條推論方式中的幾何法。來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)。本文版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有。若侵聯(lián)刪。