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输入计算

Use the same length unit (cm, m...) for both fields. Sign convention: concave mirror f > 0, convex mirror f < 0.

数学公式

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结果

Image Distance (di)
15
与输入单位一致
放大率(M) -0.5
成像方向 Inverted
成像类型 Real
成像大小 Scaled by |M|

什么是球面镜成像公式计算器?

这款工具基于球面镜成像公式,帮你算出物体在镜中成像的位置和大小。只要输入镜子的焦距(\(f\))和物距(\(d_o\)),它就会给出像距(\(d_i\))和放大率(\(M\))。无论是凹面镜还是凸面镜,都可以套用标准的物理符号规则进行计算。

使用方法

两个输入框请使用同一种长度单位(厘米或米)。对于凹面镜(会聚镜),焦距填正值;对于凸面镜(发散镜),焦距填负值。物体位于镜子前方时,物距通常取正值。计算器会告诉你成像是实像还是虚像、是正立还是倒立。

公式详解

球面镜成像公式为 \(\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d_o} + \dfrac{1}{d_i}\)。整理后求解像距: $$\frac{1}{d_i} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d_o}$$ 即 $$d_i = \left( \frac{1}{f} - \frac{1}{d_o} \right)^{-1}$$ 放大率公式为 \(M = -\dfrac{d_i}{d_o}\)。当 \(M\) 为负值时,表示成倒立的像;当 \(|M| > 1\) 时,表示像被放大。\(d_i\) 为正值表示成实像(位于镜子前方),\(d_i\) 为负值则表示成虚像(位于镜子后方)。

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显示镜后正立虚像的凸面镜光路图
凸面镜:发散光线看起来像是来自镜后一个更小、正立的虚像。
显示物距、像距和焦点的凹面镜光路图
凹面镜:光线会聚形成像,标注了物距 \(d_o\)、像距 \(d_i\) 和焦距 \(f\)。

计算实例

假设一面凹面镜的焦距 \(f = 10 \text{ cm}\),物体放在 \(d_o = 30 \text{ cm}\) 处。则 $$\frac{1}{d_i} = \frac{1}{10} - \frac{1}{30} = 0.1 - 0.0333 = 0.0667$$ 因此 \(d_i = 15 \text{ cm}\)。放大率 $$M = -\frac{15}{30} = -0.5$$ 这说明所成的像是实像(\(d_i\) 为正)、倒立(\(M\) 为负),且大小是物体的一半。

常见问题

像距为负值代表什么?这说明成的是虚像,位于镜子后方,无法投射到屏幕上。

为什么我算出的放大率是负数?负的 \(M\) 只是表示像相对于物体是倒立的;它的绝对值才代表像与物的大小比例。

凸面镜的焦距符号该怎么取?凸面镜(发散镜)的焦距取负值,它成的像永远是正立、缩小的虚像。

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