凹透鏡成像

只能生成縮小的正立的虛像

凹透鏡是中間薄、邊緣厚的透鏡,對入射光具有發散作用。平行入射光線經過凹透鏡后,其發散光的反向延長線交於一點,即凹透鏡的虛焦點。由於光的折射,實際物體經過薄凹透鏡成的像總是正立的、縮小的虛像。

成像規律


凹透鏡成像圖
凹透鏡成像圖
凹透鏡成像規律:只能生成縮小的正立的虛像。成虛像時,若是放大鏡是凸透鏡生成的,縮小的一定是凹透鏡生成的。
並且凹透鏡成像一定是正立的。

負球鏡


凹透鏡亦稱為負球透鏡,鏡片的中央薄,周邊厚,呈凹形,所以又叫凹透鏡。凹透鏡對光有發散作用。平行光線通過凹球面透鏡發生偏折后,光線發散,成為發散光線,不可能形成實性焦點,沿著散開光線的反向延長線,在投射光線的同一側交於F點,形成的是一虛焦點(凹透鏡有兩個虛焦點)。

公式


其中:u為物距,v為像距,f為焦距。
對於凹透鏡,焦距f為負值。
實物、實像對應的u、v為正值。
虛物、虛像對應的u、v為負值。
常見情況:
當物體為實物時,成正立、縮小的虛像,像和物在透鏡的同側。
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距以內時,成正立、放大的實像,像與物在透鏡的同側;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距時,成像於無窮遠;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距以外兩倍焦距以內時,成倒立、放大的虛像,像與物在透 鏡的異側;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距時,成與物體同樣大小的虛像,像與物在透鏡的異側;
當物體為虛物,凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距以外時,成倒立、縮小的虛像,像與物在透鏡的異側。

作圖法

利用凹透鏡的三條特殊光線作圖:
第一條,平行主軸的光線,經過透鏡后,折射光線的反向延長線經過左側焦點;
凹透鏡成像
凹透鏡成像
凹透鏡成像
凹透鏡成像
第二條,通過透鏡光心的光線,經過透鏡後方向不變;
凹透鏡成像
凹透鏡成像
第三條,通過透鏡后焦點的光線,經過透鏡后一定平行主軸。

成像的應用

1.近視鏡:由於晶狀體的變形,導致光線匯聚在了視網膜的前面從而看不到清晰的影像。利用凹透鏡對光的發散作用,使得光線經過凹透鏡和晶狀體后仍能夠被匯聚到視網膜上,於是就可以看清物體了。
2.伽利略望遠鏡目鏡:由於天文望遠鏡看到的像相對於物體都是倒立的,人們希望看到和實物指向相同的正立的像,為了這一目的,使用凹透鏡作為望遠鏡的目鏡。