焦距為0.10 m的凸透鏡用於形成一個被放大物體的像,該物體高5 mm,放置在距透鏡0.08 m處。計算像的位置、性質和大小。
已知
焦距,$f$ = 0.10 m = 10 cm
物距,$u$ = $-$0.08 m = $-$8 cm
物體高度,$h$ = 5 mm = 0.5 cm
求解:像的位置和性質 $v$,以及像的大小 $h'$。
解
根據透鏡公式,我們知道:
$\frac {1}{v}-\frac {1}{u}=\frac {1}{f}$
將 $f$ 和 $u$ 的值代入公式,我們得到:
$\frac {1}{v}-\frac {1}{(-8)}=\frac {1}{10}$
$\frac {1}{v}+\frac {1}{8}=\frac {1}{10}$
$\frac {1}{v}=\frac {1}{10}-\frac {1}{8}$
$\frac {1}{v}=\frac {4-5}{40}$
$\frac {1}{v}=-\frac {1}{40}$
$v=-40cm$
因此,像 $v$ 形成在距凸透鏡40 cm處,像距的負號表示像位於凸透鏡左側。
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,我們得到:
$\frac {-40}{-8}=\frac {h'}{0.5}$
$5=\frac {h'}{0.5}$
$h'=0.5\times {5}$
$h'=+2.5cm\ 或\ 25mm$
因此,像的大小 $h'$ 為2.5 cm,正號表示像是正立的(向上)或位於主軸上方。
因此,像的大小為2.5cm,像的性質為虛像且正立,因為像是形成在左側且位於主軸上方。
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