焦距為 12 釐米的會聚透鏡,物體應放置在距離透鏡多遠處才能產生放大倍數為 1 的像?
放大倍數為 1 的像意味著像距等於物距,像的大小與物體的大小相同。
只有當物體的位 置在 2f 處,即 (2 × 焦距) 時才會發生這種情況。
因此,物體必須放置在距離會聚透鏡 24 釐米 (2 × 12) 的位置。
解釋
已知:
焦距,$f$ = +12 釐米
放大倍數,$m$ = 1
求解:物體到透鏡的距離 $u$。
解答
根據放大倍數公式,我們知道
$m=\frac {v}{u}$
將給定值代入公式,我們得到:
$1=\frac {v}{u}$
$u=v$
現在,根據透鏡公式,我們知道
$\frac {1}{v}-\frac {1}{u}=\frac {1}{f}$
$\frac {1}{(-u)}-\frac {1}{u}=\frac {1}{12}$ [像距取負號 $(-)$,因為放大倍數為 1,這意味著所成的像是實像且倒立,而實像且倒立的像是凸透鏡右側形成的]
$-\frac {1}{u}-\frac {1}{u}=\frac {1}{12}$
$\frac {-1-1}{u}=\frac {1}{12}$
$\frac {-2}{u}=\frac {1}{12}$
$u=12\times {(-2)}$
$u=-24釐米$
因此,物體 $u$ 應位於距離凸透鏡 24 釐米 處,物距的負號 $(-)$ 表示物體位於凸透鏡的左側。
因此,物體放置在距離透鏡 24 釐米 處,並且在透鏡的左側。
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