凸透鏡的成像原理和成像特點是

時間 2021-06-30 08:02:47

1樓:匿名使用者

凸透鏡成像規律

物體放在焦點之外,在凸透鏡另一側成倒立的實像,實像有縮小、等大、放大三種。物距越小,像距越大,實像越大。物體放在焦點之內,在凸透鏡同一側成正立放大的虛像。

物距越小,像距越小,虛像越小。

在光學中,由實際光線匯聚成的像,稱為實像;反之,則稱為虛像。有經驗的物理老師,在講述實像和虛像的區別時,往往會提到這樣一種區分方法:「實像都是倒立的,而虛像都是正立的。

」所謂「正立」和「倒立」,當然是相對於原像而言。

平面鏡、凸面鏡和凹透鏡所成的三種虛像,都是正立的;而凹面鏡和凸透鏡所成的實像,以及小孔成像中所成的實像,無一例外都是倒立的。當然,凹面鏡和凸透鏡也可以成虛像,而它們所成的兩種虛像,同樣是正立的狀態。

那麼人類的眼睛所成的像,是實像還是虛像呢?我們知道,人眼的結構相當於一個凹透鏡,那麼外界物體在視網膜上所成的像,一定是實像。根據上面的經驗規律,視網膜上的物像似乎應該是倒立的。

可是我們平常看見的任何物體,明明是正立的啊?這個與「經驗規律」發生衝突的問題,實際上涉及到大腦皮層的調整作用以及生活經驗的影響。

當物體與凸透鏡的距離大於透鏡的焦距時,物體成倒立的像,當物體從較遠處向透鏡靠近時,像逐漸變大,像到透鏡的距離也逐漸變大;當物體與透鏡的距離小於焦距時,物體成放大的像,這個像不是實際折射光線的會聚點,而是它們的反向延長線的交點,用光屏接收不到,是虛像。可與平面鏡所成的虛像對比(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到)。

當物體與透鏡的距離大於焦距時,物體成倒立的像,這個像是蠟燭射向凸透鏡的光經過凸透鏡會聚而成的,是實際光線的會聚點,能用光屏承接,是實像。當物體與透鏡的距離小於焦距時,物體成正立的虛像。

2樓:鄭德友

在物理上 凹鏡和凸鏡都是利用光的折射的原理成像

光學顯微鏡和望遠鏡(包括一部分天文望遠鏡)都是利用光的折射和光的直線傳播原理製成的

放大鏡和顯微鏡是用於觀測放置在觀測人員近處應予放大的物體的。 (一) 放大鏡的成像原理 表面為曲面的玻璃或其他透明材料製成的光學透鏡可以使物體放大成像,光路圖如圖1所示。位於物方焦點f以內的物ab,其大小為y,它被放大鏡成一大小為y'的虛像a'b'。

放大鏡的放大率 γ=250/f' 式中250--明視距離,單位為mm f'--放大鏡焦距,單位為mm 該放大率是指在250mm的距離內用放大鏡觀察到的物體像的視角同沒有放大鏡觀察到的物體視角的比值。 (二) 顯微鏡的成像原理 顯微鏡和放大鏡起著同樣的作用,就是把近處的微小物體成一放大的像,以供人眼觀察。只是顯微鏡比放大鏡可以具有更高的放大率而已。

圖2是物體被顯微鏡成像的原理圖。圖中為方便計,把物鏡l1和目鏡l2均以單塊透鏡表示。物體ab位於物鏡前方,離開物鏡的距離大於物鏡的焦距,但小於兩倍物鏡焦距。

所以,它經物鏡以後,必然形成一個倒立的放大的實像a'b'。 a'b'位於目鏡的物方焦點f2上,或者在很靠近f2的位置上。再經目鏡放大為虛像a''b''後供眼睛觀察。

虛像a''b''的位置取決於f2和a'b'之間的距離,可以在無限遠處(當a'b'位於f2上時),也可以在觀察者的明視距離處(當a'b'在圖中焦點f2之右邊時)。目鏡的作用與放大鏡一樣。所不同的只是眼睛通過目鏡所看到的不是物體本身,而是物體被物鏡所成的已經放大了一次的像。

(三) 顯微鏡的重要光學技術引數 在鏡檢時,人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象,這就需要顯微鏡的各項光學技術引數達到一定的標準,並且要求在使用時,必須根據鏡檢的目的和實際情況來協調各引數的關係。只有這樣,才能充分發揮顯微鏡應有的效能,得到滿意的鏡檢效果。 顯微鏡的光學技術引數包括:

數值孔徑、解析度、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些引數並不都是越高越好,它們之間是相互聯絡又相互制約的,在使用時,應根據鏡檢的目的和實際情況來協調引數間的關係,但應以保證解析度為準。 1. 數值孔徑 數值孔徑簡寫na,數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術引數,是判斷兩者(尤其對物鏡而言)效能高低的重要標誌。

其數值的大小,分別標刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。 數值孔徑(na)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質的折射率(n)和孔徑角(u)半數的正弦之乘積。用公式表示如下:

na=nsinu/2 孔徑角又稱"鏡口角",是物鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大,進入物鏡的光通亮就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點的距離成反比。 顯微鏡觀察時,若想增大na值,孔徑角是無法增大的,唯一的辦法是增大介質的折射率n值。

基於這一原理,就產生了水浸物鏡和油浸物鏡,因介質的折射率n值大於1,na值就能大於1。 數值孔徑最大值為1.4,這個數值在理論上和技術上都達到了極限。

目前,有用折射率高的溴萘作介質,溴萘的折射率為1.66,所以na值可大於1.4。

這裡必須指出,為了充分發揮物鏡數值孔徑的作用,在觀察時,聚光鏡的na值應等於或略大於物鏡的na值。 數值孔徑與其他技術引數有著密切的關係,它幾乎決定和影響著其他各項技術引數。它與解析度成正比,與放大率成正比,與焦深成反比,na值增大,視場寬度與工作距離都會相應地變小。

2. 解析度 顯微鏡的解析度是指能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的最小間距,又稱"鑑別率"。其計算公式是σ=λ/na 式中σ為最小分辨距離;λ為光線的波長;na為物鏡的數值孔徑。可見物鏡的解析度是由物鏡的na值與照明光源的波長兩個因素決定。

na值越大,照明光線波長越短,則σ值越小,解析度就越高。要提高解析度,即減小σ值,可採取以下措施(1) 降低波長λ值,使用短波長光源。(2) 增大介質n值以提高na值(na=nsinu/2)。

(3) 增大孔徑角u值以提高na值。(4) 增加明暗反差。 3. 放大率和有效放大率 由於經過物鏡和目鏡的兩次放大,所以顯微鏡總的放大率γ應該是物鏡放大率β和目鏡放大率γ1的乘積:

γ=βγ1 顯然,和放大鏡相比,顯微鏡可以具有高得多的放大率,並且通過調換不同放大率的物鏡和目鏡,能夠方便地改變顯微鏡的放大率。 放大率也是顯微鏡的重要引數,但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率。

解析度和放大倍率是兩個不同的但又互有聯絡的概念。有關係式:500na<γ<1000na 當選用的物鏡數值孔徑不夠大,即解析度不夠高時,顯微鏡不能分清物體的微細結構,此時即使過度地增大放大倍率,得到的也只能是一個輪廓雖大但細節不清的影象,稱為無效放大倍率。

反之如果解析度已滿足要求而放大倍率不足,則顯微鏡雖已具備分辨的能力,但因影象太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力,應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。 4. 焦深 焦深為焦點深度的簡稱,即在使用顯微鏡時,當焦點對準某一物體時,不僅位於該點平面上的各點都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度內,也能看得清楚,這個清楚部分的厚度就是焦深。

焦深大, 可以看到被檢物體的全層,而焦深小,則只能看到被檢物體的一薄層,焦深與其他技術引數有以下關係:(1) 焦深與總放大倍數及物鏡的數值孔徑成反比。(2) 焦深大,解析度降低。

由於低倍物鏡的景深較大,所以在低倍物鏡照相時造成困難。在顯微照相時將詳細介紹。 5. 視場直徑(field of view) 觀察顯微鏡時,所看到的明亮的圓形範圍叫視場,它的大小是由目鏡裡的視場光闌決定的。

視場直徑也稱視場寬度,是指在顯微鏡下看到的圓形視場內所能容納被檢物體的實際範圍。視場直徑愈大,愈便於觀察。有公式 f=fn/β 式中f:

視場直徑,fn:視場數(field number, 簡寫為fn,標刻在目鏡的鏡筒外側),β:物鏡放大率。

由公式可看出:(1) 視場直徑與視場數成正比。(2) 增大物鏡的倍數,則視場直徑減小。

因此,若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌,而換成高倍物鏡,就只能看到被檢物體的很小一部份。 6. 覆蓋差 顯微鏡的光學系統也包括蓋玻片在內。由於蓋玻片的厚度不標準,光線從蓋玻片進入空氣產生折射後的光路發生了改變,從而產生了相差,這就是覆蓋差。

覆蓋差的產生影響了顯微鏡的成響質量。 國際上規定,蓋玻片的標準厚度為0.17mm,許可範圍在0.

16-0.18mm,在物鏡的製造上已將此厚度範圍的相差計算在內。物鏡外殼上標的0.

17,即表明該物鏡所要求的蓋玻片的厚度。 7. 工作距離wd 工作距離也叫物距,即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。

3樓:翔雨林鷹

成像原理是光的折射,會聚在一點上.特點是成倒立,縮小的實像.這個時候的條件是,物距是焦距的一倍.

4樓:火影封槍一年

利用光的折射原理。就是光向凸透鏡厚的方向偏折。

凸透鏡都用個焦點,光心到焦點的距離叫焦距。當物距(物體和光心的距離)小於焦距時,成正立放大的虛象(就是用光屏接不到象),當物距等於焦距時沒有象。當物距大於焦距並且小於2倍焦距時,成放大,倒立的實象。

當物距等於2倍焦距時,成等大道理的實象。當物距大於2倍焦距時,成縮小道理的實象。

人眼球的晶狀體就是個凸透鏡,原理相同。近視要配帶凹透鏡,遠視要帶凸透鏡。

這是我初二時學的,沒忘記,呵呵。

5樓:手機使用者

物在焦點不成像,二倍焦距倒同樣.

大於二焦倒立小,焦外二內幻燈放.

物體放在焦點內,對側看見大虛像.

像若能夠呈屏上,一定倒立是實像.

1.u>f時成實像,u<f成虛像,焦點是實像和虛像的分界點。

2.u>2f時成縮小實像,u<2f時成放大實像,二倍焦距點是成放大實像與縮小虛像的分界點。

3.成實像時,當物距減小,像距變大,像變大;物距增大時,像距變小,像變小。

4.成實像時,像與物在凸透鏡異側,成虛像時,像與物在凸透鏡同側。

5.實像是實際光線會聚而成的,可顯示在光屏上,虛像是實際光線的反向延長線的交點,不顯示在光屏上。

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凸透鏡成像的規律,凸透鏡成像影象(5個圖)

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