Physic Labs

第 3 题

一个高度为 hh 的小型正立物体垂直放在薄会聚透镜主轴上,距光心 u=2fu=2f;焦距 f>0f>0 且 u>fu>f。透镜两侧介质相同。采用物距 u>0u>0、透镜另一侧实像距 v>0v>0 的约定,并定义带符号放大率 m=−v/um=-v/u。(a) 用 ff 表示像距 vv。(b) 求放大率和像高,并说明像是实像还是虚像、正立还是倒立。(c) 若将物体略微远离透镜,根据 vv 对 uu 的依赖关系判断像的移动方向。 在薄透镜近似中,物距和像距均从透镜主平面量起。这里物体位于焦点以外,折射后的光线在透镜另一侧实际会聚,形成可以投射到屏幕上的像。除了求像距,还要区分放大率的符号与绝对值,才能判断像的方向和尺寸;物体位置略微改变时像的运动方向也可由成像关系推出。 对运动的每个区间或过程分别应用相应物理定律,并通过边界处的连续条件衔接结果。所有公式都沿用题目规定的正方向和符号约定,不额外假设题目未给出的数值,答案以已定义符号表示。最后还应检查长度、时间、质量、温度、电荷等单位是否一致,并核对方向及大小关系是否符合物理情形。
v=22−1f,m=−12−1,∣h′∣=h2−1; real, inverted\boxed{v=\frac{2}{2-1}f,\quad m=-\frac1{2-1},\quad |h'|=\frac{h}{2-1};\text{ real, inverted}}
problems.proof.analysis

汇总所有结果并保留 mm 的符号,以区分方向与大小。v,f,uv,f,u 为长度,mm 无量纲,mhmh 为长度,量纲一致。