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好问好思:为什么组合凸透镜下图像正立,而显微镜下图像倒立? [复制链接]

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银光图片
最近再给学生上怎样放的更大以及显微镜的相关内容,有学生提出问题,既然组合凸透镜上下两块放大镜对应的是显微镜里的目镜和物镜,那为什么在组合凸透镜下看到的图像仍然是正立放大的,而显微镜下看到的图象是倒立放大的呢?

本贴没有向学生解释,只是学生问了我这个问题,觉得他的思考角度很有创意,所以我写个帖子记录一下,然后自己用光学的知识解释一下
最后编辑周涵潇 最后编辑于 2025-09-19 13:26:49
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解答此问题必须涉及到初中的凸透镜放大规律的相关内容,先说一说具体的规律

在这里我们看到,图像是正立还是倒立的,主要取决于一倍焦距的位置,当物体到凸透镜的距离小于F,那就是正立的,大于F,那就是倒立的
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组合凸透镜为什么成正立的图像?
核心原因:两个(或多个)凸透镜均以 “放大镜模式” 工作(即物体始终在每个透镜的 1 倍焦距内),成像方向经过 “两次正立叠加”,最终仍为正立。

以 “两个凸透镜组合” 为例,按照操作过程我们来解释:
1.先用一个凸透镜观察,在清晰的前提下,观察到最大的图像。(说明物体位于其 1 倍焦距内,观察到的就是正立放大的像)2.在第一个凸透镜下方加入第二个凸透镜,并和第一个放大镜相互平行。第二个凸透镜离物体更近,必定像1也落在一倍焦距内,所以像2就是正立放大的虚像了)


最终正立+正立=正立

最后编辑周涵潇 最后编辑于 2025-09-14 15:15:55
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显微镜:为何成倒立像?
关键在于物镜的成像模式与组合凸透镜完全不同。
显微镜的成像过程同样分两步(以光学显微镜为例):
1. 第一步:物镜(靠近标本的透镜)—— 成 “倒立、放大的实像”
显微镜的标本(物体)会被精准放置在 “物镜的 1 倍焦距与 2 倍焦距之间。根据凸透镜成像规律:此时成的像(像 1)是倒立、放大的实像(类似投影仪的成像原理),像 1 的方向已与原物体相反。这一步的核心目的是 “初步放大物体”,为后续目镜的二次放大奠定基础。

2. 第二步:目镜(靠近眼睛的透镜)—— 成 “正立、放大的虚像”
物镜成的 “像 1”,会作为目镜的 “物体”(物 2)。设计上会让 “像 1” 位于 “目镜的 1 倍焦距内,此时成的像是放大正立的虚像




两者一叠加,就是倒立+正立=倒立,最终就是上下颠倒,左右相反的像
物镜和目镜的焦距不一样,所以像1虽然在物镜的两倍焦距外,但却作为物体落在了目镜的一倍焦距内,倒立的图像又被放大了,所以整体来看,就是在目镜的同侧看到了放大正立的像

最后编辑周涵潇 最后编辑于 2025-09-14 15:13:39
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组合放大镜也能倒立,怎么解释?
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还没有思考过这个问题,分析起来还挺有意思的
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用初中的光学知识来解释。
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光学知识还是挺难的
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两个放大镜组合,慢慢调节放大镜与被观察物体的距离,也会看到倒立的像。
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这个知识点挺难的,估计学生难以理解,最好还是通过实操比较好。
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组合放大镜也能倒立,怎么解释?
章兴波 发表于 2025/9/14 15:28:21
是的,我以前上课也碰到过,是学生的操作问题,把物体放在1倍焦距之外了。
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这个知识点挺难的,估计学生难以理解,最好还是通过实操比较好。
付出永远美丽 发表于 2025/9/14 17:16:12
确实,初中阶段,通过画图加实验来解释,在小学阶段,学生没有这样的理论分析基础,比较难理解。
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小学很难理解 反而会混淆
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组合透镜也有两种不同的方式,和焦距有关,一种是正立的,也有一种是倒立的,两个透镜的距离不同。
嘉兴桐乡金国江  动手动脑,快乐探究
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记得当时学光的相关知识还是挺难理解的
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学生会通过不断尝试发现这个现象,但理论的得出是比较困难
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可以让学生找一找凸透镜的成像规律
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分析得很清楚,感谢分享
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好问好思,勤学好问
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焦距的知识很难理解
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我觉得不是那么简单,其实显微镜的目镜不是一个简单的放大镜。
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看了图,一句话解释,物镜放大倒立,目镜放大正立。
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这个发现了可以作为拓展内容
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焦距对小学生来说解释起来还是有点难度得
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回复 5楼章兴波的帖子

跟放大镜的焦距和两者距离都有关系,可能其中一个产生了倒立实像但另一个产生正立虚像
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这个内容小学生消化不了,太难讲透了,只能观察到哪一步具体问题具体对待了
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其实挺难解释的。
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小学生是不是知道这现象就可以,原理对于他们有点难
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或感谢给我们老师复习了初中知识
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我在课上给了学生2块不同放大倍数的放大镜,没有规定先调节哪块,也没有规定第一块调好后在上方还是下方请调。但要求学生记录放大镜摆放位置和之间的距离和得到的结果。学生有很多发现,有放大的,有缩小到,有正的像,有反的。让学生对这部分知识有一定的了解,但没有解释原因,告知学生到了初中会找到答案。选择放大倍数很好的情况进行自制简易显微镜。
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