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输入计算

输入焦距和物距(单位需一致,如 cm),即可算出像距和放大率。

数学公式

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结果

Image Distance (dₕ)
15
与输入单位相同
放大率 (M) -0.5
焦距 (f) 10
Object Distance (dₒ) 30

什么是薄透镜成像公式?

薄透镜成像公式描述了透镜如何成像。它把三个量联系在一起:透镜的焦距 f、物体到透镜的距离 dₒ(物距),以及透镜到像的距离 dₕ(像距)。本计算器可求出像距和放大率,帮助你预测像会出现在什么位置,以及它是被放大还是缩小、是正立还是倒立。

使用方法

输入焦距和物距时,请统一单位(光学题中通常用厘米)。会聚透镜(凸透镜)的焦距为正值,发散透镜(凹透镜)的焦距为负值。计算器会自动算出像距和放大率。

公式详解

核心关系式为 \(\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i}\)。变形后求像距:$$\frac{1}{d_i} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d_o}$$ 放大率为 $$M = -\frac{d_i}{d_o}$$ 当 \(d_i\) 为正时,表示在透镜另一侧形成实像;当 \(d_i\) 为负时,表示在与物体同侧形成虚像。\(M\) 为负表示倒立的像,\(M\) 为正则表示正立的像。

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凸透镜成倒立像的光线图
光线图:显示凸透镜的物距、像距和焦点。

计算示例

假设一块会聚透镜的焦距 \(f = 10 \text{ cm}\),物体位于 \(d_o = 30 \text{ cm}\) 处。则 $$\frac{1}{d_i} = \frac{1}{10} - \frac{1}{30} = \frac{3}{30} - \frac{1}{30} = \frac{2}{30}$$ 所以 \(d_i = 15 \text{ cm}\)。放大率 \(M = -\frac{15}{30} = -0.5\),说明这个像是实像、倒立,且大小为物体的一半。

比较倒立实像与正立虚像的示意图
符号约定:实像成在另一侧,虚像成在与物体同侧。

常见问题

采用的是什么符号规则? 沿光线传播方向测量的距离取正值。实像和会聚透镜对应正值;虚像和发散透镜对应负值。

放大率为负是什么意思? 放大率为负表示像相对于物体是倒立的。其绝对值代表像与物的大小比例。

能用于镜面吗? 球面镜公式与本公式形式相同,因此薄镜面也可以使用本计算器,只需注意镜面的符号规则即可。

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