探索凸透镜成像规律
凸透镜的实际应用
在我们的日常生活中，凸透镜有着广泛的应用。比如，照相机通过凸透镜能够形成倒立且缩小的实像，这是它能够拍摄清晰照片的原理之一。投影仪利用凸透镜原理，把投影片上的图像放大并倒立投银幕上。而放大镜则利用凸透镜的特性，能够形成放大且正立的虚像，帮助我们看清细小的物体。
这些现象说明了同一个凸透镜在不同情况下能够成不同的像，问题在于：物体与凸透镜的相对位置——物距的变化，如何影响像的虚实、大小和方向？
实验探究
实验目的：
通过实验探讨凸透镜成像的规律，了解物距和像距之间的关系。
实验器材：
蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等。
术语定义：
物距（u）：物体到凸透镜光心的距离。
像距（v）：像到凸透镜光心的距离。
实验步骤：
将蜡烛放置在距凸透镜两倍焦距以外的位置，调整光屏，直到在光屏上看到清晰的像。观察并记录像的大小及是否倒立。
将蜡烛移至距凸透镜两倍焦距的位置，观察此时成像的大小、方向（倒立或正立）及虚实性质。
将蜡烛放置在焦距与两倍焦距之间，再次调整光屏，观察并记录成像情况。
将蜡烛移到凸透镜的焦点处，观察是否能够成像。
不成像的现象
当物于焦点位置时，凸透镜无法成像，因为在这种情况下，光线经过透镜后不会相交。此时的像无法在光屏上显示出来。
凸透镜成像的规律
根据实验结果，我们可以总结出凸透镜成像的规律：
记忆口诀：
"物距接近焦点，像远且大；物距远离焦点，像近且小。"
焦距与像的虚实大小关系：
物体距焦点越近，成像越远且像会变得更大。
物体距焦点越远，成像会更近且像会变得更小。
虚像与实像的分界：
当物于焦点（u=f）时，成像无法发生。
物于焦点与两倍焦距之间时，成的像为正立的虚像。
物于两倍焦距之外时，成的像为倒立的实像。
像的倒立和正立：
所有实像都是倒立的，虚像则总是正立的。
成像规律
物距越近，像距越远且像越大。
物距越远，像距越近且像越小。
习题练习
在进行凸透镜成像实验时，凸透镜的焦距为10cm。以下为蜡烛位置及对应的成像情况：
(1) 当蜡烛放在距凸透镜24cm处时，成像的情况是什么？
(2) 当蜡烛放在距凸透镜12cm处时，成像的情况是什么？
(3) 当蜡烛放在距凸透镜8cm处时，成像的情况是什么？
如果一个物体放在距离凸透镜20cm处，无论如何移动光屏，始终看不到清晰的像，这表明该凸透镜的焦距可能是多少？
A. 30cm
B. 15cm
C. 10cm
D. 5cm
习题解析
当物于不同的位置时，形成的像分别为：
(1) 物体在两倍焦距外时，成倒立的实像，且像比物体小。
(2) 物于两倍焦距上时，成的像与物体大小相同，倒立。
(3) 物体在焦距与两倍焦距之间时，成正立且放大的虚像。
由于无法在光屏上形成清晰的像，说明物体放置的距离小于该透镜的焦距。正确答案是 D，焦距为5cm。