放大鏡的基本原理

楊詩雨

摘要：隨著我國科學技術的快速發展，我國經濟也得到了前所未有的發展機會，而放大鏡以其與眾不同的特點，在人們的日常生活、科研、軍事等各個領域得到了普遍應用，同時也給人們提供了很大的便利，可以制作成光學儀器、眼鏡、觀察鏡等，人們越來越離不開放大鏡，本文主要論述了放大鏡的工作原理和特點，希望對大家研究放大鏡有所幫助。

關鍵詞：放大鏡、焦距、實像、虛像

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（b）-0000-00

放大鏡在人們的生產生活中發揮著重要作用，人們越來越意識到放大鏡的作用，正確認識放大鏡的基本原理，有利于提高人們的生活質量。依據放大鏡使用的環境不同，可以將放大鏡分為：帶燈放大鏡、折疊放大鏡、閱讀放大鏡佩戴式放大鏡、彈出式放大鏡、圓形放大鏡、方形放大鏡、臺式放大鏡、高倍精密放大鏡、鑒定放大鏡等等。

放大鏡可以用來觀察物體細微之處的儀器，是一種簡單的目視光學儀器，屬于一種焦距小于眼的明視距離的會聚透鏡。人之所以能夠看到物體，是因為物體在人眼視網膜上可以形成一個正比于物對眼所張的角。如果視角變大，那么在眼中形成的像也會越大，就能準確看到物體的每一細微之處。將物體移近眼睛，就能使人的視角加大，但由于人眼的調焦能力有一定的限制。而利用放大鏡，把物體放在眼睛前面，同時將物體放在放大鏡的外面，可以看到一個正立的放大的虛像，利用放大鏡就能夠達到放大視角的目的。

先認識幾個概念：焦點，放大鏡可以集中光線，如果光線與放大鏡的主光軸平行，那么在經過放大鏡后會集中于一點，這就是放大鏡的焦點。焦距，指的是焦點和光心的距離。如果物體的位置不超過放大鏡焦距，那么就會形成一個放大的虛像。如果把物體放在放大鏡的一倍焦距但不能超過二倍焦距時，就會看到一個倒立放大的實像。如果物體距離放大鏡二倍焦距以外時，就會看到一個倒立的縮小的實像。人們平時使用放大鏡時，物體離放大鏡的距離不會超過一倍焦距，可以利用放大鏡看到一個正立的放大的虛像，同時移遠放大鏡的距離，看到的物體就會越大，但不能超過放大鏡的一倍焦距。

將物體放在放大鏡的焦點外部，那么在放大鏡的另外一側就會形成一個倒立的實像，同時實像也可以分為縮小、等大、放大三類。如果物距不斷減小，像距不斷加大，那么得到的實像就會不斷增大。如果物體的位置在焦點當中，那么在放大鏡的相同一側就會形成一個放大的正立的虛像。如果物距不斷減小、像距不斷減小，那么虛像也會不斷減小。

在研究光學過程中，實際光線集中形成的像屬于實像；光發生反射或折射后的光線集中形成的像屬于虛像。在實際教學中，物理老師在講解實像與虛像的不同時，常常教給學生這樣的區分方法："一般情況下，只要看到的是倒立的像都是實像，只要看到的是正立的像都是虛像。"中間提到的"正立"和"倒立"，是和原來的物體在對比情況下判斷的。

研究成像規律時，可以發現利用平面鏡、放大鏡和凹透鏡成的三種虛像，都是正立的；但利用放大鏡和凹面鏡成的實像，小孔成像中成的實像，都是倒立的。在此值得提出的是，利用放大鏡和凹面鏡也可以成虛像，但利用這二種鏡體所成的虛像也都是正立的。

還有一點就是我們人類的眼睛所成的像，到底是實像還是虛像？人們都知道，我們的眼睛其實是一個放大鏡，那么外界物體通過視網膜形成的像，則應該是實像。由于提出的經驗規律可以得到，由視網膜得到的像應該是倒立的，但我們看到的物體卻都是正立的，這種現象與"經驗規律"不相適應，產生這種現象的主要原因就是人的大腦皮層發生了調整作用，其中還有人的生活經驗產生了一定的影響。

如果將物體放在放大鏡的一倍焦距之外，那么物體就可以形成倒立的像，如果這時將物體移動，使其向著放大鏡的方向移動，那么形成的像就會不斷加大，像和放大鏡的距離也會越來越大；如果把物體放在不超過放大鏡一倍焦距時，那么物體就會形成一個放大的像，這個像不是由實際光線作用的結果，應該是這些實際光線的反向延長線的交點形成的，利用光屏接收不到，由此可以證明這時我們看到的應該是一個虛像。這種虛像與平面鏡形成的虛像類似（只能看到但卻不能使用光屏接收）。

如果將物體放在放大鏡的一倍焦距之外，那么物體就可以形成倒立的像，這時形成的像是蠟燭的光經過放大鏡后集中于一點產生的，屬于實際光線的集中，可以利用光屏接收，應該屬于實像。如果將物體放在一倍焦距之內時，這時可以形成正立的虛像。

利用放大鏡我們可以看到下面這些種類的像，如放大的、倒立的、等大的、縮小的實像或正立的、放大的虛像。放大鏡也具有集中光線的效果，可以將焦點發出的光平行放出。人們利用放大鏡主要就是為了觀察物體的細節。

人們研究了放大鏡的成像原理：如果把物體放在放大鏡的二倍焦距以外，則可以看到倒立的縮小的實像；如果把物體放在放大鏡的一倍焦距到二倍焦距之間，則可以看到成倒立的放大的實像；如果把物體放在放大鏡的一部焦距以內，則可以看到正立的放大的虛像；實像與物體分別處于放大鏡的二側，虛像與物體位于放大鏡的同側；一倍焦距是實像與虛像的分界線；二倍焦距是成像大與小的分界線。

放大鏡的特殊光線具有下面這些作用，如作透鏡成像光路：分為三種情況，一是將物體放在放大鏡的二倍焦距以外；二是將物體放在放大鏡的二倍焦距與一倍焦距之間；三是將物體放在放大鏡的一倍焦距內。

放大鏡成像規律表格

物體到透鏡的距離u 像的大小像的正倒像的虛實像到透鏡的距離v 應用實例具有下面這些關系：

利用實驗對放大鏡的成像規律進行了研究發現下面的規律：如果將物體放在放大鏡的一倍焦距之內，那么我們可以看到一個正立的放大的虛像；如果將物體放在放大鏡的一倍焦距和二倍焦距之間，那么我們可以看到一個倒立的放大的實像；如果將物體放在放大鏡的二倍焦距以外，那么我們可以看到一個倒立的縮小的實像。下面這個表格也充分說明了這一點。

實驗中，有下面這個表：

上面表格的設計就是為了證明以上規律而進行的。在實際操作過程中，利用放大鏡成像與透鏡成像公式是一致的：1/u（物距）+1/v（像距）=1/f（透鏡焦距）

在人們的日常工作學習生活中，放大鏡得到了普遍應用，人們越來越離不開放大鏡。如農業科技人員利用放大鏡對土壤的構造進行觀察，對植物的花和種子進行細致地觀察；技術工作人員利用放大鏡修理精密儀器。同時，放大鏡還廣泛用于紡織業、服裝業、攝影業、珠寶鑒定業、集郵愛好者、醫生、老年人等各個不同的人群當中。

參考文獻

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