01
透过现象看本质
我们在日常生活中观察发觉，照像机、投影仪、放大镜等虽然她们的工作原理都是一样的，都拥有一个相当于凸透镜的镜头，然而为何她们的成像疗效会有这么大的差别呢？
拍照机成倒立、缩小的虚像；
投影仪成倒立、放大的虚像；
放大镜成正立、方法的实像；
虽然稍为悉心的同学会发觉，我们在使用这种仪器的时侯，我们能观察到的最大不同之处就是距离了。
拍照时我们会使单反和被照物体离得远一点，离太近了像会显得和模糊；
投影仪却是把投影片和镜头放得够近，之后在远处成一个放大的像；
放大镜就得在物体附近联通才有放大疗效，稍稍远一点，像将显得模糊不清。
在数学学上，我们物体到凸透镜光心的距离称为物距，一般用u表示；把像到凸透镜光心的距离称为像距，一般用v表示。
从后面这种事例来看，物距和像距应当是存在某种联系的。其实具体是如何的，我们得用实验来找出她们之间的规律。
02
实验
第一步、实验打算
打算好光具座、点燃的蜡烛、凸透镜、光屏。
制做好表格分别记录焦距f、物距u、像的正倒、大小、虚实、像距v数据。表格如下：
第二步、测放大镜焦距
将实验用的放大镜正对着太阳光，改变凸透镜与地面的距离，直至地面上出现最亮的光点。
我们晓得平行于主光轴的光线，经过凸透镜后会会聚于焦点。太阳光可以看成平行光，地面上最亮的这个光点就是凸透镜的焦点，测得它与凸透镜中心的距离为10cm，这个10cm就是凸透镜的焦距。
第三步、正式实验
1、将蜡烛、凸透镜、光屏依次置于光具座上，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度，这样可以使烛焰的像成在光屏的中央。
2、当蜡烛距离透镜30cm时，联通光屏，最终在光屏上得到一个明亮、清晰的像，观察发觉这是一个倒立、缩小的虚像，记录下此时的物距为30cm，像距为15cm。
3、当我们往右联通蜡烛直至蜡烛距离凸透镜距离20cm，之后往右联通光屏，在距离透镜20cm的地方接收到一个清晰的像。观察发觉这是一个倒立、等大的虚像。记录下此时的物距为20cm、像距为20cm。
4、接着往右联通蜡烛直至蜡烛距离凸透镜距离15cm，之后往右联通光屏，在距离透镜30cm的地方接收到一个清晰的像。观察发觉这是一个倒立、放大的虚像。记录下此时的物距为15cm、像距为30cm。
由此可见，在靠右联通蜡烛的过程中，像仍然在变远变大，这就是所谓的物近像远像变大。
5、我们往右继续联通蜡烛，发觉当蜡烛距离透镜10cm时，无论如何联通光屏都接收不到烛焰的像。当我们从左侧透过透镜看过去也看不到像，只能看见一个模糊的光斑。
6、接着继续往右联通蜡烛，发觉蜡烛距离透镜5cm时，无论如何联通光屏都接收不到烛焰的像。并且，我们从左侧透过透镜才能看见一个烛焰的像，这是一个正立、放大的实像。记录下此时的物距为5cm。
7、最后统计的数据如下，瞧瞧你是否能找到其中的一些规律呢？
03
数据剖析总结
1、当物距小于2倍焦距时，像的性质为倒、小、实，像与物体异侧，像距坐落1倍焦距到2倍焦距之间，来自远处的物体的光经过拍照机镜头会聚在感光器件上，产生缩小的像，借助的就是这个原理。
2、当物距等于2倍焦距时，像的性质为倒、等、实，像与物体异侧，像距正好也为2倍焦距。
3、当物距小于1倍焦距大于2倍焦距时，像的性质为倒、大、实，像与物体异侧，像距小于2倍焦距。寝室里的投影仪工作时，物体离投影仪镜头比较近，像是放大的。原理就是这么。
4、当物距等于1倍焦距时，不成像，而当物距大于1倍焦距时，像的性质为正、大、虚，像与物体同侧。把放大镜置于物体跟双眼之间，适当调整距离，才能认清楚物体的细微之处。其借助的就是这个原理。
虽然这种原理我们可以总结为一个口诀来进行记忆：
这个规律一定要记牢哦~~
其实这是我们从实验中得出的推论，当然我们也可以借助光路图来理解凸透镜成像的规律。
04
借助光路图理解凸透镜成像规律
我们用凸透镜的三条特殊光线画图来确定像的大小和位置。应当都还记得凸透镜的这三条特殊光线吧？
1号线过光心不改变方向；
2号线平行于主光轴入射，出射光线过焦点；
3号线从焦点射入的光线，出射光线平行于主光轴；
由于两条直线就可以确定一个定点了，所以我们选择1、2号线就可以了。
有的儿子可能会选择1、3号线，或则2、3号线。这样其实也可以，而且欠妥，为何呢？
这是由于当物距在1倍焦距之内时，3号线就不通过凸透镜，所以这时3号线起不到任何作用。
为此，只要按照1、2号线一次去剖析不同物距之间的成像规律即可。
2号线的出射光线仍然是过焦点的，不会随着物距的变化而发生变化。
然而1号线则不同，它会随着物距减少显得更倾斜。当物距在1倍焦距之外时，2号线和1号线出射光线的交点，随着物距的减少而越来越往下和靠左，即我们上面所讲的“成虚像，物近像远像变大。”
当物距在1倍焦距之内时，2号线和1号线反向延长线的交点，随着物距的减少而越来越往下和靠左，即上面所讲的“成实像，物近像近像变小。”
至于“1倍焦距分虚实，2倍焦距分大小”这个规律如何理解呢？
当物距等于1倍焦距时，1、2号线的出射光线平行，自然难以成像。当物距再大点都会成虚像，物距再小点都会成实像。
所以，物距等于1倍焦距是虚实像的分界线。
当物距等于2倍焦距时，由物理几何关系三角形全等可知，像跟物体是等大的。当物距再大点像都会缩小，物距再小点像都会放大。所以，物距等于2倍焦距是像放大和缩小的分界线。
最后，从下边的图中我们也能清楚的看出“虚像正立虚像倒。”
是否特别清楚了凸透镜的成像规律了？再度提醒，下边这张图一定要记牢哦~
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