一個長5釐米的物體放置在焦距為10釐米的會聚透鏡前25釐米處。畫出光路圖,並求出所成像的位置、大小和性質。
已知
物體距離,$u$ = $-$25 cm (由於物體始終放置在透鏡的左側,因此取負值)
焦距,$f$ = 10 cm
物體高度 $h$ = $+$5 cm
求解: 像的位置、性質、$v$ 和像的大小 $h'。
解答
根據透鏡公式,我們知道
$\frac {1}{v}-\frac {1}{u}=\frac {1}{f}$
將給定值代入公式,得到-
$\frac {1}{v}-\frac {1}{(-25)}=\frac {1}{10}$
$\frac {1}{v}+\frac {1}{25}=\frac {1}{10}$
$\frac {1}{v}=\frac {1}{10}-\frac {1}{25}$
$\frac {1}{v}=\frac {5-2}{50}$
$\frac {1}{v}=\frac {3}{50}$
$v=\frac {50}{3}$
$v=+16.6\ cm$
因此,像距 $v$ 為 16.6 cm ,且像距的正號 $(+)$ 表示像形成在 透鏡的右側(透鏡後面)。 並且,我們知道在透鏡的右側會形成 實像。
現在,
根據放大率公式,我們知道
$m=\frac {v}{u}=\frac {h'}{h}$
將給定值代入公式,得到-
$\frac {\frac {50}{3}}{-25}=\frac {h'}{5}$
$\frac {50}{-25\times {3}}=\frac {h'}{5}$
$-\frac {2}{3}=\frac {h'}{5}$
$h'=-\frac {10}{3}$ [交叉相乘]
$h'=-3.3cm$
因此,像的大小 $h'$ 為 3.3 cm,且負號 $(-)$ 表示像是 倒立的(在主軸下方)。
因此,像的 位置 在 透鏡後面 (右側),像的 性質 是 實像且倒立,像的 大小 比物體 小 (3.3 cm)。