【凸透镜成像实验原理】在光学实验中，凸透镜成像原理是研究光的折射规律和成像性质的重要内容。通过实验可以直观地观察到凸透镜如何将物体发出或反射的光线汇聚，并在屏幕上形成实像或虚像。该实验不仅有助于理解几何光学的基本概念，也为实际应用如照相机、显微镜等提供了理论依据。
一、实验原理概述
凸透镜是一种中间厚、边缘薄的透明介质，对光线具有会聚作用。根据物体与凸透镜之间的距离（物距），可以形成不同性质的像：
- 实像：由实际光线交汇而成，能呈现在光屏上。
- 虚像：由光线反向延长线交汇而成，不能呈现在光屏上，只能通过眼睛观察。
凸透镜成像遵循物像公式和放大率公式：
- 物像公式：
$$
\frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v}
$$
其中，$ f $ 为焦距，$ u $ 为物距，$ v $ 为像距。
- 放大率公式：
$$
m = \frac{v}{u}
$$
表示像的大小与物体大小的比例。
二、实验现象与成像规律总结
| 物距（u） | 像距（v） | 成像性质 | 像的正倒 | 像的大小 | 是否为实像 |
| u > 2f | f < v < 2f | 实像 | 倒立 | 缩小 | 是 |
| u = 2f | v = 2f | 实像 | 倒立 | 等大 | 是 |
| f < u < 2f | v > 2f | 实像 | 倒立 | 放大 | 是 |
| u = f | v → ∞ | 无像 | — | — | 否 |
| u < f | v 为负值 | 虚像 | 正立 | 放大 | 否 |
三、实验注意事项
1. 实验前应调整光源、凸透镜和光屏在同一水平线上，确保光路清晰。
2. 物距和像距应准确测量，避免误差影响结果。
3. 当物距接近焦点时，像距变化较大，需小心调节。
4. 使用平行光（如太阳光）可更方便判断焦点位置。
四、实验意义
通过本实验，学生能够掌握凸透镜成像的基本规律，理解像的性质与物距、像距之间的关系。同时，也能加深对“物像公式”和“放大率公式”的理解，为后续学习光学仪器的工作原理打下基础。
