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输入计算

在焦距、物距、像距三个量中任意填入两个,未知的那个留空或填 0。三者请使用相同的长度单位(厘米 cm 或米 m)。

数学公式

Show calculation steps (2)
  1. Magnification

    Magnification: 薄透镜成像公式计算器

    m = magnification (negative means inverted image).

  2. Lens Power

    Lens Power: 薄透镜成像公式计算器

    Optical power is the reciprocal of focal length.

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结果

Image Distance (dᵢ)
30
长度单位
焦距(f) 10
Object distance (dₒ) 15
Image distance (dᵢ) 30
Magnification (M = -dᵢ/dₒ) -2
光焦度(1/f) 0.1

薄透镜成像公式计算器是什么?

这款计算器用于求解经典的薄透镜成像公式:\( \frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i} \)。该公式把透镜的焦距(\(f\))、物体到透镜的距离(物距 \(d_o\))以及成像位置到透镜的距离(像距 \(d_i\))联系在一起。除此之外,它还能算出线性放大率 \( M = -\frac{d_i}{d_o} \) 和光焦度 \( P = \frac{1}{f} \)。无论是会聚透镜(焦距 \(f\) 为正)还是发散透镜(焦距 \(f\) 为负),只要满足薄透镜近似——即透镜厚度相对于物距、像距可忽略不计——本工具都能适用。

如何使用

在焦距、物距、像距这三个量中,任意填入其中两个,第三个留空(或填 0),计算器就会自动求出缺失的那一个。三个数值务必使用同一长度单位——要么都用厘米,要么都用米。请遵守符号约定:物距在入射光一侧取正值;实像的 \(d_i\) 为正;虚像的 \(d_i\) 为负。

公式解析

将 \( \frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i} \) 移项后,就能单独求出任一项。以像距为例:\( \frac{1}{d_i} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d_o} \),因此 $$ d_i = \frac{1}{\frac{1}{f} - \frac{1}{d_o}} $$ 放大率反映的是像与物的大小关系:\( |M| > 1 \) 表示像被放大,\(M\) 为负值则表示像是倒立的。

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凸透镜光线图,显示物距、像距和焦点
凸透镜的光线图,标出物距 d_o、像距 d_i 和焦距 f。

实例演算

一块会聚透镜的焦距 \( f = 10 \text{ cm} \),物体放在 \( d_o = 15 \text{ cm} \) 处。则 $$ \frac{1}{d_i} = \frac{1}{10} - \frac{1}{15} = 0.1 - 0.0667 = 0.0333 $$ 于是 \( d_i = 30 \text{ cm} \)。放大率 \( M = -\frac{30}{15} = -2 \),说明所成的像是实像、倒立,且是物体的两倍大。

凸透镜与凹透镜形状及其符号约定的对比
凸透镜(f 为正)与凹透镜(f 为负)及其符号约定。

常见问题

焦距为负值是什么意思?说明这是一块发散透镜(凹透镜),它总是成缩小、正立的虚像。

算出来的像距是负数怎么办?像距 \(d_i\) 为负,表示成的是虚像,且位于物体所在的同一侧。

这个公式也适用于反射镜吗?球面镜成像公式形式相同,但符号约定不一样;本工具是专为薄透镜设计的。

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