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。
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」。
光真的汇聚成点,能投在屏幕上(倒立)。
光看起来从某处发出,不能投屏(正立、放大)。
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)。
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。
三个常见工具,对应三种物距:
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。