【题】 如右图 ，用函数法证明1/u 1/v=1/f。
【解】右图为凸透镜成像示意图。
其中c为成像的物体长度，d为物体成的像的长度。u为物距，v为像距，f为焦距。
步骤
（一）为便于用函数法解决此问题，将凸透镜的主光轴与平面直角坐标系的横坐标轴（x轴）关联（即重合），将凸透镜的理想折射面与纵坐标轴（y轴）关联，将凸透镜的光心与坐标原点关联。则：点A的坐标为（-u,c），点F的坐标为（f,0），点A'的坐标为（v,-d），点C的坐标为（0，c）。
（二）将AA’，A'C双向延长为直线l1,l2，视作两条函数图象。由图象可知：直线l1为正比例函数图象，直线l2为一次函数图象。
（三）设直线l1的解析式为y=k1x,直线l2的解析式为y=k2x b
依题意，将A(-u,c),C(0,c),F(f,0)代入相应解析式得方程组：
c=-u·k1
c=b
0=k2f b
把k1,k2当成未知数解之得：
k1=-(c/u), k2=-(c/f)
∴两函数解析式为：
y=-(c/u)x, y=-(c/f)x c
∴两函数交点A'的坐标（x,y)符合方程组
y=-(c/u)x
y=-(c/f)x c
∵A'(v,-d)
∴代入得：
-d=-(c/u)v
-d=-(c/f)v c
∴-(c/u)v=-(c/f)v c=-d
∴(c/u)v=(c/f)v-c=d
cv/u=(cv/f)-c
fcv=ucv-ucf
fv=uv-uf
∵uvf≠0
∴fv/uvf=(uv/uvf)-(uf/uvf)
∴1/u=1/f-1/v
即：1/u 1/v=1/f
规律记忆
一、
1.u>2f，倒立缩小的实像 f<v<2f 照相机
简记为：外中倒小实（或物远像近像变小）
2.u=2f, 倒立等大的实像 v=2f 可用来测量凸透镜焦距
简记为：两两倒等实（或物等像等像不变）
3.2f>u>f 倒立放大的实像 v>2f 放映机，幻灯机，投影机
简记为：中外倒大实（或物近像远像变大）
4.u=f 不成像 平行光源 探照灯
简记为：点上不成像（或物等焦距不成像）
5.u<f正立放大的虚像 无 虚像在物体同侧 放大镜
简记为：点内正大虚（或物小焦距像大虚）
注：u大于2f简称为远——离凸透镜远一些；
u小于2f且大于f简称为近——离凸透镜近一些
二、
物三像二 小实倒 物二像三 倒大实 物与像同侧正大虚
物近像远像变大，物远像近像变小，1倍焦距分虚实，2倍焦距分大小。
三、
二环外①，拾到②小相机。
一二环间，拾到大投影。
一环内， 打③假④正经⑤。
注解：①二环外：二倍焦距以外
②拾到：拾，实（实像。 到，倒（倒立） 应用：照相机
③打：放大
④假，虚（虚像）
⑤经，放大镜
应用例题
例1 老奶奶用放大镜看报时，为了看到更大的清晰的像，她常常这样做（ ）
A．报与放大镜不动，眼睛离报远些
B．报与眼睛不动，放大镜离报远一些
C．报与放大镜不动，眼睛离报近一些
D．报与眼睛不动，放大镜离报近一些
解析：放大镜是凸透镜，由凸透镜成像实验可以看出，当物体在一倍焦距以内的时候，物距越大，像距越大，像也越大。也可从成像原理得出结论，平行于主轴的光线不变，而随着物体的远离透镜，过光心的光线越来越平缓，所以两条光线的反向延长线交点就离透镜越远，像就越大。也就是在一倍焦距以内的时候，物体离焦点越近，像越大。所以答案为B。
例2 小明拿着一个直径比较大的实验用的放大镜，伸直手臂观看远处的物体，他可以看到物体的像，下面说法中正确的是（ ）
A．射入眼中的光一定是由像发出的
B．像一定是虚像
C．像一定是倒立的
D．像一定是放大的
解析：放大镜是凸透镜，在手拿凸透镜，并伸直了手臂看远处的物体时，物距远大于两倍焦距，所以会成像在手内侧稍大于一倍焦距处。而人的眼睛在一个手臂以外，所以进入人眼的光线肯定是折射光线汇聚成像后再分开的光线，我们看到就好像是从像发出的。这个像肯定是倒立缩小的实像。所以答案是C。而选项A中并非所有进入人眼的光线都是从像发出来的。
例3 在农村放映电影，试镜头时，发现屏上的影像小了一点，应当怎样调整放映机（ ）
A．放映机离屏远一些，胶片离镜头远一些
B．放映机离屏远一些，胶片离镜头近一些
C．放映机离屏近一些，胶片离镜头远一些
D．放映机离屏近一些，胶片离镜头近一些
解析：这是一道凸透镜的应用题，电影放映机镜头（凸透镜）的焦距是不变的，根据凸透镜成像规律，胶片距透镜焦点的距离越近，屏上成的像越大，同时，屏离透镜越远。
凸透镜成像，物体越靠近焦点，成的像越大，此时像离凸透镜越远（实像、虚像都有这个规律）。反过来，物体离凸透镜越远，成的实像越小，像越靠近焦点。凹透镜成像，物体体离凹透镜越远，所成的像越小，像越靠近虚焦点。
从上述分析可知，本题的正确选项为B。
例4 某同学拍毕业合影后，想拍一张单身像。摄影师应采取的方法是（ ）
A．使照相机靠近同学，同时镜头往后缩，离胶片近些
B．使照相机靠近同学，同时镜头往前伸，离胶片远些
C．使照相机远离同学，同时镜头往后缩，离胶片近些
D．使照相机远离同学，同时镜头往前伸，离胶片远些
解析：照相机镜头相当于一个凸透镜。镜头后是暗箱，胶片装在暗箱底部，胶片相当于光屏；当拍完合影后，再拍单身像，像要变大。成像时要使像变大，物距应减小，同时增大像距，即拉长暗箱或使镜头前伸。从上述分析可知，本题的正确选项为B。
例5 用照相机拍摄水池底部的物体时，若保持照相机的位置不变，比较池中有水和无水两种情况（假设两种情况下，人眼看到的物体等大），则有水时（ ）
A．暗箱应略短一些，得到的像会略大些
B．暗箱应略短一些，得到的像会略小些
C．暗箱应略长一些，得到的像会略大些
D．暗箱应略长一些，得到的像会略小些
解析：根据照相机成像原理，当物距减小时，像距变大，要在胶片上得到物体清晰的像，应将暗箱适当缩短一些，同时，胶片上的像将比原来的像略大一些。
本例中，池水中有水时水池底部的物体由于光的折射看起来比实际位置偏高，当把水排掉无水后，池底的物体相对人来说变远了，如果仍然想在原来的位置用此照相机拍到这个物体清晰的照片，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知他应该调整照相机，使镜头后缩，暗箱应略短些．
反之有水时，物体由于光的折射看起来比实际位置偏高，物近像远像变大，使镜头前移，暗箱应略长些，所得的像会略大些．故选C．
例6 测绘人员绘制地图时，需要在空中的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若使用航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头的距离为（ ）
A．10mm之内
B．略小于50mm
C．略大于50mm
D．等于50mm
解析：航空摄影是指在飞机上向地面拍照，由于物体距离凸透镜非常远，可以看成从无限远处入射的光线，它所成的像应当略大于焦距。故本题的正确选项为C。
【评注】解决有关照相机、幻灯机和放大镜应用的问题都离不开凸透镜成像规律。而掌握这些规律的最好方法就是画图，因此，同学们在课下应反复画物体在凸透镜不同位置的成像光路图，在这个基础上熟练掌握知识点分析中所列的表格，再做这种问题就得心应手了。
例7 物距OB为u，相距OB'为v，凸透镜焦距为f。请用几何方法求证1/u 1/v=1/f。
解析：详细解析请见本词条推导方法中的几何法。
