球面透镜成像

您可能在科学实验室中使用过显微镜来放大微型物体。它基本上放大了微小的物体，我们可以看到该物体的放大图像。望远镜被科学家用来观察远离地球的行星和恒星。您可能会看到老人使用的眼镜。这些眼镜中使用的玻璃很厚。这些是镜头的例子。镜头形成的图像可以更小或更大。图像的大小取决于所使用的镜头类型。它还取决于物体放置在镜头前面的距离。我们将在本文中讨论所有内容。

A piece of transparent glass bounded by two surfaces, at least one of which is a curved surface, which concentrates or disperses the light rays when passes through them by refraction is called the lens.

镜头类型

• 凹透镜：末端比中间厚的透镜称为凹透镜。它也被称为发散透镜，因为它分散了通过它折射的光线。它具有发散平行光束的能力。

发散透镜（凹透镜）

• 凸透镜：中间比端厚的透镜称为凸透镜。它也被称为会聚透镜，因为它将平行光束会聚成一个点。

A 会聚透镜（凸透镜）

与球面透镜相关的术语

• 极点（p） ：它是球面透镜或反射镜的中点。
• 曲率中心 (C)：它是形成镜子的球体的中心。
• 主轴：它是通过镜头极点和曲率中心的线。
• 主焦点 (F )：它是窄光束会聚或发散的点。
• 焦距（f）：它是焦点和反射镜两极之间的距离。

凸透镜形成的图像

凸透镜成像有六种不同的情况，讨论如下：

当物体处于无穷远时：

当物体AB（如下图）放置在凸镜2F ₁后面的无穷远处时，折射后形成的图像将在凸透镜对面的焦点F ₂上。图像的大小小于物体，图像将是真实的和倒置的（即倒置和倒置）。    

• 在 – 焦点 (F ₂ ) 处形成的图像
• 所形成图像的性质——真实和倒置
• 形成的图像尺寸 – 缩小（更小）

当物体处于无限远时，图像在焦点处（F ₂ ）形成。

当物体放置在曲率中心 (C ₁ ) 后面时：

当物体位于凸透镜曲率中心（C ₁ ）或焦点（2F ₁ ）后面时，折射后形成的图像将在透镜另一侧的焦点（即F ₂和2F ₂ ）之间）。图像的大小小于对象。图像的性质将是真实的（可以在屏幕上看到）和倒置的（倒置）。

• 图像形成于 – 2F ₂和 F ₂之间。
• 所形成图像的性质——真实和倒置
• 形成的图像尺寸 – 缩小（更小）

当物体放置在曲率中心 (C ₁ ) 后面时，图像会在 2F ₂和 F ₂之间形成。

当物体放置在曲率中心（C ₁或 2F ₁ ）时：

当物体置于凸透镜的曲率中心（C ₁ ）或焦点（2F ₁ ）时，折射后形成的图像将在凸透镜的曲率中心（C ₂ ）或焦点（2F ₂ ）上。镜头的另一边。图像的大小与对象的大小相同。图像的性质是真实的和倒置的。

• 在 –C ₂或 2F ₂处形成的图像。
• 所形成图像的性质——真实和倒置
• 形成的图像的大小 - 等于对象大小。

当物体位于曲率中心（C ₁或 2F ₁ ）时，图像在 C ₂或 2F ₂处形成。

当物体放置在 2F ₁和 F ₁之间时：

当物体位于凸透镜的曲率中心和焦点（F ₁ ）之间时，反射后形成的图像将位于曲率中心（C ₂ ）的后面。图像的大小将大于对象。图像的性质将是真实的和倒置的。

• 形成的图像 – 曲率中心 (C ₂ ) 后面
• 所形成图像的性质——真实和倒置
• 形成的图像的大小 - 放大

当物体放置在 2F ₁和 F ₁之间时，图像在曲率中心 (C ₂ ) 后面形成。

当对象处于焦点位置时 (F ₁ )：

当物体位于凸透镜的焦点 (F ₁ ) 时。反射后形成的图像将处于无限远（镜头的另一侧）。对象的大小将比对象大得多。图像的性质将是真实的和倒置的。

• 在无限远（物体的对面）形成的图像
• 所形成图像的性质——真实和倒置
• 形成的图像的大小 - 放大

当物体被放置在焦点上（F ₁ ）时，所形成的图像是无限远的（物体的对面）。

当物体位于极点和焦点（O 和 F ₁ ）之间时：

当物体位于焦点 (F ₁ ) 和凸透镜的光心 (O) 之间时。图像在镜头曲率中心 (C) 或焦点 (F ₁ ) 后面的物体的同一侧形成。图像的大小将大于对象。图像的性质将是虚拟直立。

• 图像形成于 – 2F ₂后面物体的同一侧。
• 所形成图像的性质——虚拟和直立。
• 形成的图像的大小 - 放大

当物体放置在极点和焦点（O和F ₁ ）之间时，所形成的图像在2F ₂后面的物体的同一侧。

凹透镜成像

凹透镜成像只有两种不同的情况，讨论如下：

当物体置于无穷远处时：

当物体放置在凹透镜的无限远处时（如下图所示）。折射后形成的图像将位于物体同一侧的焦点（F ₁ ）处。图像的大小将比对象小得多。图像的性质将是虚拟的和直立的。

• 在 – 焦点 (F ₁ ) 处形成的图像
• 形成的图像的性质 - 虚拟和直立
• 形成的图像大小 - 高度缩小

当物体被放置在无穷远处时，所形成的图像是焦点（F ₁ ）。

当物体放置在距镜头有限距离处时：

当物体放置在凹透镜前面的任何有限距离处时。折射后形成的图像将位于凹透镜的光心 (O) 和焦点 (F) 之间。图像的大小将小于对象。

• 图像形成于 – F ₁和光学中心之间
• 形成的图像的性质 - 虚拟和直立
• 形成的图像大小 – 缩小

当物体放置在距镜头有限距离处时，所形成的图像位于 F ₁和光学中心之间。

示例问题

问题一：真实形象是什么？

回答：

The image formed when rays of light meet at a certain point after reflection/refraction is real image. Real images can be displayed on screen.

问题二：什么是虚像？

回答：

The image formed when rays of light appear to meet at particular point is called virtual image.

问题3：什么是射线图？

回答：

The type of diagram which helps to trace the path that light takes in order for a person to view a point on the image of an object is called a ray diagram.

问题 4：如果半径为 16 厘米，镜头的焦距是多少？

回答：

The focal length is half of the radius of lens, i.e.

f= R / 2

= 16 cm / 2

= 8 cm

Therefore, the focal length will be 8 cm.

问题5：镜头沿主轴切割时的焦距是多少？

回答：

There will be no change in the focal length of a lens when cut into two halves along the principal axis, because the focal length of the lens is half of the radius of curvature and radius of curvature will remain the same.