探究凸透镜成像的规律
照相机、投影仪背后的道理
在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，改变物距，观察并记录成像的性质与位置，归纳成像规律。
配套虚拟仿真：凸透镜成像规律
拖动蜡烛改变物距，观察像的位置、大小与正倒，自动判断实像虚像并给出 u、v、f 关系。
实验目的
- 知道凸透镜成实像、虚像的条件。
- 探究物距与像的大小、正倒、虚实的关系。
- 会用 u 与 f 的关系判断成像性质。
实验原理
凸透镜对光有会聚作用，焦距为 f。当物距 u 变化时成像性质随之改变：
• u > 2f：成倒立、缩小的实像，像距 f < v < 2f（照相机）
• u = 2f：成倒立、等大的实像，v = 2f
• f < u < 2f：成倒立、放大的实像，v > 2f（投影仪）
• u < f：成正立、放大的虚像，光屏上承接不到（放大镜）
口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；物近像远像变大。
关键公式 / 方程式
1/u + 1/v = 1/f
实验器材
光具座（带刻度）
凸透镜（f = 10 cm 左右）
蜡烛或发光二极管 F 光源
光屏
火柴
实验步骤
1
测量焦距
用平行光（太阳光）正对凸透镜，在纸上找到最小最亮的光斑，量出光斑到透镜中心的距离，即为焦距 f。
2
调整高度
把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整三者中心在同一高度。
3
u > 2f 成像
把蜡烛放在 u > 2f 处，移动光屏找到最清晰的像，记录像的性质、像距。
4
f < u < 2f 成像
把蜡烛移到 f 与 2f 之间，重新移动光屏找到清晰的像，记录现象。
5
u < f 成像
把蜡烛移到焦点以内，光屏上找不到清晰的像，改用眼睛透过透镜观察蜡烛，记录看到的像。
6
归纳规律
把各次数据填表，用 u 与 f 的关系归纳成像规律。
实验现象
u > 2f 时光屏上得到倒立缩小的像；f < u < 2f 时得到倒立放大的像；u = 2f 时得到倒立等大的像。
u < f 时光屏上出现一个模糊的光斑，从另一侧透过透镜可以看到正立放大的虚像。
蜡烛越靠近透镜，光屏上的像越大。
实验结论
结论
凸透镜成像的虚实由物距与焦距的关系决定：u > f 成实像（倒立），u < f 成虚像（正立）。实像的像距随物距减小而增大，像也变大。
安全提示
请务必遵守以下安全要求
不要用凸透镜直接聚焦阳光观察，以免灼伤眼睛或引燃物品。
蜡烛要远离纸张，用完后及时熄灭。