初中物理 · 光 · 进阶

一片凸透镜,
既能放大也能投影

放大镜把字变大,投影仪把幻灯片打到幕布上——用的都是凸透镜,但物距不同,成像结果完全不同。

向下滑动 · 约 9 分钟
第一步 · 透镜

凸透镜:中间厚、边缘薄,会聚光

1 焦点与焦距

凸透镜让平行于主光轴的光会聚到一点,叫焦点 F;焦点到透镜光心的距离叫焦距 f(演示里 f 取固定值)。

透镜本质是曲面介质,光穿过时发生折射——上一篇的「拐弯」,在这里被设计成「会聚」或「发散」。

实像

光真的汇聚成点,能投在屏幕上(倒立)。

虚像

光看起来从某处发出,不能投屏(正立、放大)。

人话版:物距 u 与焦距 f 谁大谁小,决定了成实像还是虚像
第二步 · 规律

物距三区:实像区 vs 虚像区

2 三条典型情况

u > 2f:倒立、缩小的实像(照相机原理)。

f < u < 2f:倒立、放大的实像(投影仪原理)。

u < f:正立、放大的虚像(放大镜原理)。

1/f ≈ 1/u + 1/v(透镜公式,定性理解)
初中重点记分区:u > f 成实像;u < f 成虚像。v 为像距,实像 v > 0 在另一侧,虚像 v < 0 在同侧。
常见误解:「凸透镜永远放大。」——u > 2f 时实像是缩小的;只有 u < f 才是正立放大虚像。
第三步 · 动手看

互动演示:拖物距,看像怎样变

你可以试试:拖动物距滑块,或点三个预设按钮(远物 / 中间 / 近物),看物体(橙色箭头)与像(青色)的关系。三条特殊光线帮你定位像——实像在透镜右侧,虚像在同侧虚线延长。

拖滑块:u > 2f 时实像缩小;f < u < 2f 实像放大;u < f 为虚像。

当前:实像区 · 倒立缩小
实像(可投屏) 虚像(虚线延长)
第四步 · 应用

放大镜、投影仪、照相机

三个常见工具,对应三种物距:

3 一透镜,三种用法

放大镜:物体放在 f 以内,眼睛在另一侧看虚像。

投影仪 / 幻灯机:物体放在 f 与 2f 之间,成放大实像投到幕布。

照相机:远处物体 u 很大,成缩小实像落在底片或传感器上。

课本映射:凸透镜 课本映射:焦点 · 焦距 课本映射:实像与虚像
总结