高中物理竞赛教程：1.5《透镜成像》

§1.5 透镜成像1.5.1、透镜成像作图（1）三条特殊光线① 通过光心的光线方向不变；② 平行主轴的光线，折射后过焦点；③ 通过焦点的光线，折射后平行主轴。（2）一般光线作图：对于任一光线 SA，过光心 O 作轴OO’平行于 SA，OO 与焦平面 MM交于 P 点，连接 AP 或 AP的反向延长线即为 SA 的折射光线*像与物的概念：发光物体上的每个发光点可视为一个“物点”即“物”。一个物点上发出的光束，经一系列光学系统作用后，若成为会聚光束，则会聚点为物的实像点；若成为发散光束，则其反向延长线交点为物的虚像点；若为平行光束则不成像。1.5.2、薄透镜成像公式薄透镜成像公式是： fu111 式中 f、u、v 的正负仍遵循“实正、虚负”的法则。若令fux，fx，则有 2fxx用心 爱心 专心S1F2FS1F2FASOPFMM OM POSM1FOM M2F图 1-5-12S1S1S2S1F2FO01 x02 x01 x02 x图 1-5-2该式称为“牛顿公式”。式中 x 是物到“物方焦点”的距离，x是像到“像方焦点”的距离。从物点到焦点，若顺着光路则 x 取正，反之取负值；从像点到焦点，若逆着光路则 x取正值，反之取负值，该式可直接运用成像作图来推导，请读者自行推导，从而弄清xx,的意义。下面用牛顿公式讨论一个问题。一个光源以 v=0.2m/s 的速度沿着焦距 f=20cm 的凸透镜向光心运动，当它经过距光心cmu301 和cmu152 的两点时，求像所在的位置及速度。cmfux1011，cmfux522代入牛顿公式得 cmx401 ，cmx802，cmfx6011，cmfx6022，上述1x 、2x 、1x、2x 意义如图 1-5-2 所示。设在△t 时间内，点光源的位移为△x，像点的位移为 x，有 2222)(xxxxfxxfxx当△t→0 时△x→0，略去△x 的二阶小量，有 22222xxfxxxfxfxxxxxxxfx22用心 爱心 专心nOPPn)(a)(b0P0PO图 1-5-3xxtxxxtx 将1x 、 2x 、 1x、 2x 的值代入，求得sm /8.01 ，sm /2.32  。像移动方向与移动方向相同。*“实正、虚负”法则：凸透镜焦距取正值，凹透镜焦距取负值；实像像距取正值，虚像像距取负值。实物物距取正值，虚物物距取负值。*实物与虚物：发散的入射光束的顶点（不问是否有实际光束通过此顶点）是实物；会聚的入射光束的顶点...