一個高5釐米的物體垂直放置在焦距為10釐米的凹透鏡的主軸上。利用透鏡公式確定影像的位置、大小和性質,如果物體到透鏡的距離為20釐米。
已知
物體高度, $h=5cm$
焦距, $f=-10cm$
物體距離, $u=-20cm$
應用透鏡公式
$\frac{1}{f}=\frac{1}{v}-\frac{1}{u}$
$\therefore \frac{1}{v}=\frac{1}{f}+\frac{1}{u}$
代入已知值,得到:
$\frac{1}{v}=\frac{1}{-10}+\frac{1}{-20}$
$\frac{1}{v}=\frac{1}{-10}-\frac{1}{20}$
$\frac{1}{v}=\frac{-2-1}{20}$
$\frac{1}{v}=\frac{-3}{20}$
$v=-\frac{20}{3}$
$v=-6.67cm$
因此,像成在透鏡前6.67cm處,與物體在同一側。由於 $v$為負,所以我們可以說像是虛像。
現在可以透過透鏡的放大率公式計算像的高度:
$m=\frac{{h}_{2}}{{h}_{1}}=\frac{v}{u}$
$\therefore {h}_{2}=\frac{v{h}_{1}}{u}$
代入已知值,得到:
${h}_{2}=\frac{-6.67\times 5}{-20}$
${h}_{2}=1.67cm$
因此,像的大小為1.67cm
由於像的高度為正且小於物體的高度,所以像是正立縮小的。
因此,我們可以得出結論:像是虛像,正立縮小。
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