【凸透镜成像原理实验】在光学实验中，凸透镜成像原理是一个重要的知识点，它不仅帮助我们理解光的传播规律，还为实际应用如照相机、显微镜、望远镜等提供了理论基础。通过本实验，我们可以直观地观察到凸透镜在不同物距下所形成的像的性质，包括像的大小、倒正、虚实以及位置变化。
一、实验目的
1. 掌握凸透镜成像的基本规律。
2. 理解物距、像距与焦距之间的关系。
3. 观察并记录不同物距下所成像的性质。
4. 验证凸透镜成像公式：
$$
\frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v}
$$
其中，$ f $ 是焦距，$ u $ 是物距，$ v $ 是像距。
二、实验器材
| 器材名称 | 数量 | 用途说明 |
| 凸透镜 | 1个 | 用于成像 |
| 光具座 | 1套 | 固定光源、透镜和光屏 |
| 蜡烛（或光源） | 1个 | 作为物体 |
| 光屏 | 1块 | 显示像的位置和大小 |
| 刻度尺 | 1把 | 测量物距和像距 |
三、实验步骤
1. 将凸透镜固定在光具座上，调整其位置。
2. 放置蜡烛于透镜的一侧，调节其高度使其与透镜中心在同一水平线上。
3. 移动光屏，直到屏幕上出现清晰的像。
4. 记录此时的物距 $ u $ 和像距 $ v $。
5. 改变物距，重复上述步骤，直至完成多个数据点。
四、实验现象与分析
根据实验结果，可以总结出以下规律：
| 物距 $ u $（cm） | 像距 $ v $（cm） | 像的性质 | 成像公式验证 |
| 大于2倍焦距 | 小于2倍焦距 | 倒立、缩小、实像 | 符合 |
| 等于2倍焦距 | 等于2倍焦距 | 倒立、等大、实像 | 符合 |
| 在1倍与2倍焦距之间 | 大于2倍焦距 | 倒立、放大、实像 | 符合 |
| 等于1倍焦距 | 无限远 | 不成像 | 无法测量 |
| 小于1倍焦距 | 虚像（同侧） | 正立、放大、虚像 | 不符合 |
五、结论
通过本次实验，我们验证了凸透镜成像的基本规律，掌握了物距、像距与焦距之间的关系。实验表明，当物距大于2倍焦距时，形成倒立、缩小的实像；当物距介于1倍与2倍焦距之间时，形成倒立、放大的实像；而当物距小于1倍焦距时，形成正立、放大的虚像。这些结论对理解光学成像具有重要意义。
六、注意事项
1. 实验过程中应保持光源、透镜和光屏在同一水平线上。
2. 调整光屏时要缓慢移动，确保找到清晰的像。
3. 若像不清晰，可适当调整透镜位置或光源亮度。
总结：凸透镜成像实验是学习光学知识的重要实践环节，通过实验操作与数据分析，能够加深对成像规律的理解，提高动手能力和科学思维能力。
