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输入计算

距离可使用任意单位,但需保持统一。请遵循符号约定:实像的像距取正值,虚像的像距取负值。

数学公式

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结果

放大率 (M)
-3
×
放大倍数 |M|
成像方向 Inverted (real image)
相对物体的大小 Enlarged

什么是放大率计算器?

这款计算器用于求出透镜或曲面镜所成像的线放大率。放大率(M)反映像相对物体放大或缩小了多少倍,并能判断成像是正立还是倒立。它是几何光学中的核心概念,广泛应用于相机、望远镜、显微镜、眼镜以及物理课程的学习中。

如何使用

输入物距(do)——即物体到透镜或镜面的距离,以及像距(di)——即像到透镜或镜面的距离。请使用统一的符号约定:在标准约定中,实像的 di 取正值,虚像的 di 取负值。计算器会给出 M 值、放大倍数(绝对值)、成像的正倒,以及像是被放大还是被缩小。

公式解析

核心公式为 $$M = -\frac{d_i}{d_o} = \frac{h_i}{h_o}$$ 其中的负号用来表示成像方向:M 为负表示像是倒立的(实像的典型特征),M 为正表示像是正立的(虚像的典型特征)。绝对值 \(|M|\) 表示尺寸倍数——\(|M| > 1\) 说明像被放大,\(|M| < 1\) 说明像被缩小,\(|M| = 1\) 则表示像与物体大小相同。

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根据放大率符号比较正立虚像与倒立实像的两种情形
M 为正表示正立像,M 为负表示倒立像。
凸透镜光路图,显示物距、像距以及物高和像高
物距 \(d_o\) 与像距 \(d_i\) 决定放大率 \(M = -\frac{d_i}{d_o} = \frac{h_i}{h_o}\)。

计算实例

假设一个物体位于凸透镜(会聚透镜)前方 20 cm 处,所成的实像出现在 60 cm 处。那么 $$M = -\frac{d_i}{d_o} = -\frac{60}{20} = -3$$ 其绝对值为 3,说明像被放大到物体的三倍;而负号则表明像是倒立的——这是一个实像、放大且倒立的像。

常见问题

放大率为负代表什么?负值表示像相对于物体是倒立的(上下颠倒),这是实像的典型特征。

放大率介于 0 和 1 之间又如何?此时像是正立的,但比物体更小——属于缩小的虚像,例如凸面镜(发散镜)所成的像。

它既适用于镜面,也适用于透镜吗?是的。只要遵循统一的符号约定,公式 \(M = -\frac{d_i}{d_o}\) 对薄透镜和球面镜都同样适用。

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