第三节 透镜的成像规律
   一个发光体或被照亮的物体,发射或反射出的光线,经过透镜折射之后,即可得到物体的像。实验证明:透镜的性质不同,物体离开透镜的距离不同,则所成之像也各不相同。
  1.薄透镜的成像规律
  当一束平行于主轴的光线通过薄透镜后,经过折射,会聚于主轴上的某一点,或好象自主轴上某一点发散而来,该会聚点或发散点,称为此薄透镜的焦点。位于凸透镜左方(或凹透镜左方)的焦点,称为该凸(或凹)透镜的物方焦点,并用字母F表示;位于凸透镜右方(或凹透镜左方)的焦点,称为该凸(或凹)透镜的像方焦点,并用字母F′表示。光心至焦点的距离称为该薄透镜的焦距。光心至物方焦点的距离称为薄透镜的物方焦距,用字母f表示;光心至像方焦点的距离称薄透镜的像方焦距,用字母f′表示。自光心至薄透镜左方被摄体之间的距离称为物距,用字母L表示;自光心至薄透镜所成影像之间的距离称为像距,用字母L′表示。
  在薄透镜成像的时候,只要在物体上选几个有代表性的点,然后从各点引两条光线,经过透镜折射而得到相应的像点,再把各像点组合起来,便可以确定整个物体的影像的大小和位置。一般由光束会聚于一点,则形成实像;而由光束反向延长相交于一点,则形成虚像。实像必然与物体分别位于透镜的两侧,虚像则与物体处在透镜的同一侧。当然,有一种情况必须除外,即物体位于透镜的焦点上,因为形成平行光束而不能相交,所以既不能成实像也不能成虚像。
  为了简便起见,一般用通过光心并垂直于主轴的直线来表示薄透镜。凸透镜用符号表示为 ,凹透镜用符号表示为
  由实验可知,薄透镜在成像时具有以下规律:
  (1)与主轴平行的光线自左方,向右经过凸(或凹)透镜折射后,通过像方焦点F′(或好似来自像方焦点F′)。
  (2)自左方射向物方焦点F的光线,经过凸(或凹)透镜折射后,沿与主轴平行的方向向右前进。
  (3)射向光心的光线,经过薄透镜后,其方向不变。
  根据薄透镜的上述成像规律,可作出薄透镜对被摄物体的成像图。如图所示:
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  薄凸透镜成像图所示为位于物方焦点F左方的被摄物体AB,经薄凸透镜的成像图可以看出。图中A′B′为物体AB的影像。由于A′B′为光线实际会聚后所结成的影像,故为实像。
  薄凹透镜成像图所示为位于像方焦点F′左方的物体经薄凹透镜的成像可以看出。图中A′B′并非光线实际会聚后所结成的影像,而是人眼自凹透镜右方观察时的感觉,故为虚像。