1. 核心概念与定义

透镜中间与边缘厚度不同，靠折射改变光路。本实验研究对象是凸透镜。

• 凸透镜：中间厚、边缘薄，对光有会聚作用。
• 凹透镜：中间薄、边缘厚，对光有发散作用（矫正近视时会用到）。
• 主光轴：过透镜两球面球心的直线。
• 光心 O：主轴上的特殊点，过光心的光线传播方向不变。
• 焦点 F / F′：平行于主轴的光线经透镜后会聚（或反向延长线相交）的点。
• 焦距 f：光心到焦点的距离；f 越小，会聚（或发散）本领越强。
• 共轴调节：烛焰（物）、透镜光心、光屏中心大致等高，像才容易落在光屏中央。

2. 三条特殊光线

作图时从物尖引出下列光线；实像在实际光线交点，虚像在反向延长线交点。

• 平行于主轴 → 折射后过像方焦点 F′。
• 过光心 O → 传播方向不变（直线穿过）。
• 过物方焦点 F → 折射后平行于主轴。

3. 成像公式

• 1/u + 1/v = 1/f薄透镜公式：物距 u、像距 v、焦距 f（同侧虚像时 v 取负）。
• m = −v/u = h′/h横向放大率：|m| 表示大小；负号常对应倒立实像，正号对应正立虚像。

4. 核心实验怎么做

实验目的：探究物距与像的虚实、大小、正倒之间的关系。常见器材：蜡烛、凸透镜、光屏、光具座、火柴、刻度尺。

1. 组装并共轴调节：烛焰、透镜中心、光屏中心大致等高。
2. 从远到近改变物距，每次移动光屏至像最清晰，记录 u、v 与像的性质。
3. 当物距小于焦距时，光屏承接不到像——应透过透镜直接观察虚像。

5. 五区成像规律（从远到近）

对照物距与 f、2f，记住「像的特点 + 像距范围 + 典型应用」。

• u > 2f：倒立、缩小、实像；像距在一倍与二倍焦距之间（f < v < 2f）→ 照相机。
• u = 2f：倒立、等大、实像；v = 2f → 常用于测焦距。
• f < u < 2f：倒立、放大、实像；像距大于二倍焦距（v > 2f）→ 投影仪 / 幻灯机。
• u = f：不成像（出射光线平行）→ 可作平行光源思路。
• u < f：正立、放大、虚像；物像同侧，光屏承接不到 → 放大镜。

6. 关键规律与分界点

• 二倍焦距处（u = 2f）：缩小像与放大像的分界，此时成等大实像。
• 一倍焦距处（u = f）：实像与虚像（也是倒立与正立）的分界，此时不成像。
• 成实像时：物近 → 像远 → 像变大。
• 成虚像时：物近 → 像近 → 像变小。

7. 实像与虚像

• 实像：实际光线会聚而成，倒立，能呈现在光屏上，物像异侧。
• 虚像：折射光线反向延长线相交而成，正立，不能呈现在光屏上，物像同侧。
• 仿真里：橙色虚线表示反向延长线，不是实际光路。

8. 透镜在生活中的应用

• 照相机：凸透镜，u > 2f，成倒立缩小实像（传感器 ≈ 光屏）。
• 投影仪 / 幻灯机：凸透镜，f < u < 2f，成倒立放大实像（常用平面镜改光路）。
• 放大镜：凸透镜，u < f，成正立放大虚像。
• 显微镜：两个凸透镜——物镜成倒立放大实像，目镜再成正立放大虚像。
• 望远镜：两个凸透镜——物镜成倒立缩小实像，目镜成正立放大虚像。

9. 眼睛与眼镜

• 眼睛：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，正常看远时成倒立缩小实像。
• 近视：晶状体太厚或眼球前后径太长，像成在视网膜前；配戴凹透镜使光线发散来矫正。
• 远视：晶状体太薄或眼球前后径太短，像成在视网膜后；配戴凸透镜使光线会聚来矫正。
• 眼镜度数：约等于 100/f（f 以米为单位）；凸透镜度数为正，凹透镜为负。

10. 拓展与易错

• 拓展：透镜成像的根本原因是光的折射；视觉暂留约 0.1 s，是电影连续画面的原理。
• 不要把「找不到像」当成实验失败：u = f 时本来就不成像；u < f 时应透过透镜观察，而不是只盯着光屏。
• 光屏只能承接实像；虚像出现在物同侧，移动光屏也无法「接到」。
• 像的「放大 / 缩小」相对物体本身；u > 2f 时像虽实但比物小。
• 测 u、v 要以光心为起点；光屏要移到光线会聚处才清晰。

11. 本仿真怎么练

1. 先跑「分步演示」，从远到近走完五区，建立整体印象。
2. 侧栏点区间或调物距；实像时再调光屏到光线会聚处（或点「对准像面」）。
3. 对照侧栏读数中的 v、|m| 与公式；虚像时看反向延长线交点，并联想眼睛 / 眼镜与生活应用。