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在初中物理中，光学部分有没有学好，凸透镜成像规律是一个试金石。 面对凸透镜成像规律，初学者往往有“剪不断，理还乱”的感觉，其实它没有那么复杂。无非描述了当物体哪个范围时，成像在哪个范围、是什么性质的像、有什么应用，归纳后如下表所示。
在上面的表格中，“物距”一栏从上往下显示物距越来越小，后面各栏对应着像距范围、像的性质及应用，把上表中内容画在下图中，就更加直观。
结合表格与图示，我们会发现一些或明或暗的秘密： 凸透镜的两侧各被两点分成了三个区域。两个点分别是焦点F和2倍焦距处。三个区域分别是2倍焦距以外、焦距和2倍焦距之间、焦点以内。可概括为“两点分三区”。 物体一侧的焦点是成实像与成虚像的分界点。物体通过凸透镜成实像还是虚像，取决物体在焦点F以内还是以外。当物体在焦点以外，即物距大于焦距时，成倒立的实像，像与物体分别位于凸透镜的两侧；当物体在焦点以外，即物距小于焦距时，成正立的虚像，像和物体在凸透镜的同一侧。当物体恰好在焦点上，即物距等于焦距时，不成像。 物体一侧的2倍焦距处时成缩小的像与放大的像的分界点。物体通过凸透镜成放大的像的还是缩小的像，取决于物体在2倍焦距处以内还是以外。当物体在2倍焦距处以外，即物距大于2倍焦距时，成缩小的像；当物体在2倍焦距以内，即物距小于2倍焦距时，成放大的像。当物体恰好在2倍焦距处，即物距等于2倍焦距时，成等大的像。 综合来看，当物距大于2倍焦距时，当然也大于焦距，所以物体通过凸透镜成的像既是缩小的，又是倒立的实像，即成倒立、缩小的实像；当物距在焦距和2倍焦距之间时，物体焦点以外，成倒立的实像，同时也在2倍焦距以内，成放大的像，所以此时物体通过凸透镜成倒立、放大的实像。当物距小于焦距时，成正立的虚像，同时也小于2倍焦距，像也是放大的，所以在此时物体通过凸透镜成正立、放大的虚像。 明白了物体在哪个区域成什么样的像，还不能算真正懂得了凸透镜成像。将图中凸透镜成像中物体位置的变化看作是物体奔赴凸透镜的过程，就会得到一个富有韵律的动感“视频”。 试想有一个长跑运动员站在凸透镜一侧极远处的起点上，“他的像”在凸透镜另一侧焦点稍往外一点儿。突然，“他”提足向凸透镜飞奔而去，跨越千里迢迢终于来到2倍焦距处，“他的像”却才移动了将近一个焦距的距离，也到了另一侧的2倍焦距处。因为在这个过程中“他的像”与“他”运动的时间相同，但“他”移动的距离远远大于“他的像”移动的距离，所以“他”运动的速度远远大于“他的像”运动的速度。在这个过程中，“他的像”越来越大，直到与“他”大小相等。 当“他”翻越了2倍焦距处继续向凸透镜奔赴，“他的像”却仿佛开了挂一样，不断提速从2倍焦距处往外飞奔到极远处，并且还变大再变大。直到“他”到了焦点上，“他的像”像被施了隐身法，了无痕迹。在这个过程，“他”只移动了一个焦距的长度，而“他的像”却移动了非常非常远的距离，所以“他”移动的距离又远远小于“他的像”移动的速度。 当“他”到了焦点以外，在另一侧仍旧找不到“像”的踪迹，蓦然回首，“像”却在“他”身后。当“他”靠近凸透镜，“他的像”也靠近凸透镜；“他”远离凸透镜，“他的像”也远离凸透镜。 这说明无论成实像还成虚像，无论像与物体在凸透镜的同侧还是异侧，像与物体的移动方向总是相同的，也就是说“像物同向移”。 这真是亦步亦趋呀！ 搞清了像距随着物距的变化的规律，我们再来看看像的大小又与物距的变化有什么关系呢？ 成实像时，物距变小，像变大；成虚像，物距变小，像变小。这样来看，成实像与成虚像时，像的大小变化随物距的变化恰好相反。 但是，如果我们转换视角，又会发现两者其实是一样的。现在我们不去物体离凸透镜的远近了，把目光投在焦点上会发现，只要物体到焦点的距离变小了，不管这时成的是实像还是虚像，像都会变大，即“近焦像变大”。 “物像同向移”和“近焦像变大”既适用于凸透镜成实像，也适用于成虚像，真可说是“虚实皆如此”。 于是，上面四句凑成了一首打油诗。 两点分三区，像物同向移。 近焦像变大，虚实皆如此。 这短短四句，道尽凸透镜成像的纷繁变化。 向凸透镜前行，物体用它的行动改变了它像的大小与倒正。做为万物之灵的人，又怎么能自暴自弃呢？！如果把一个人的勤奋进取看作是物体不断靠近凸透镜的过程，那么他的成绩、自信以及在别人心中形象就是那个逐渐由小变大、由倒变正的像。 所以说： 成绩差不要紧，只要肯努力，每天进步一点点，如同物体慢慢靠近凸透镜，在不知不觉中，像终会由小变大，由倒变正。 |
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