光镜实验室
OPTICS LAB
2026 科技艺术节 · AI 赋能 · 探秘规律

让凸透镜成像规律
看得见、摸得着、算得准

拖动物体改变物距,观察三条特殊光线如何汇聚成像;记录实验数据,亲手拟合出 1/u + 1/v = 1/f。这不是一段动画,而是一间可以真正做实验的虚拟光学实验室。

光学实验台 实像 · 可被光屏承接
拖动绿色物体改变物距 平行主光轴的光线 过光心的光线 过物方焦点的光线

从实验数据到物理规律

真正的探究不是看一眼动画,而是「操作 → 测量 → 记录 → 找规律」。记录若干组数据后,下方图像会自动以 1/u 为横轴、1/v 为纵轴描点并拟合直线,让你亲手发现成像公式。

实验记录本 已记录 0 组
#物距 u/cm焦距 f/cm像距 v/cm放大率像的性质
1/u − 1/v 关系图

六个挑战,检验你是否真的掌握

回到上方实验台操作,达成条件后系统会自动判定。进度保存在本机浏览器中,可以随时接着做。

为什么是这三条光线?

凸透镜成像的几何光学基础:知道其中任意两条光线的走向,就能唯一确定像的位置、大小与正倒。

①

平行主光轴的光线

折射后必定通过像方焦点 F′。这是凸透镜对平行光的会聚作用,也是「焦距」这个物理量的来源。

平行光 → 过 F′
②

通过光心的光线

光心处透镜两侧近乎平行,光线穿过时方向近似不变,因此沿直线传播,是作图时最方便的一条。

过 O → 方向不变
③

通过物方焦点的光线

折射后平行于主光轴。它与第①条互为光路可逆的关系,在判断虚像位置时尤其有用。

过 F → 平行出射
∑

实像与虚像的分界

物距大于焦距时,折射光真正汇聚,成实像,能用光屏承接;物距小于焦距时,折射光发散,人眼逆着光线看去才「看到」正立放大的虚像。

u > f 实像 · u < f 虚像