光学例题二
例2.如图12—18所示,用两个薄凸透镜,最后在物体所在处形成一个与物体大小相等的倒立的虚像。已知靠近物体的那个凸透镜的焦距为f1,物体与此凸透镜的距离为u1。试求第二个凸透镜的焦距f2及它与第一个透镜的距离L。
解析:首先可以判定物体不可能先经第一透镜成虚像,因为此虚像已放大,再经第二透镜又成虚像,更放大,且正立。与题意不符。其次可以判定经第一透镜不可能成放大实像,因为这样经第二透镜后的虚像更大,与题意不符。所以
只可能先经第一透镜成缩小实像。
设经第一透镜后的像距为v1,由透镜成像公式得
(1)
由(1)式可得
(2)
对第二个透镜,由题意可知,物距
,像距
,由透镜成像公式得
(3)
将(2)式代入(3)式得
(4)
由放大率公式得,第一透镜和第二透镜的放大率分别为
m1=
(5)
m2=
(6)
总放大率m = m1m2,由题意可知
m = m1m2 = —1 (7)
将(5)(6)式代入(7)式可得
(8)
由(8)式得
(9)
将(9)式代入(4)式得
由此解得