【凸透镜成像实验】在光学实验中，凸透镜成像实验是一个重要的基础内容。通过该实验，可以直观地观察到凸透镜对光线的会聚作用，并理解物距、像距与焦距之间的关系。本实验不仅有助于掌握凸透镜成像的基本规律，还能加深对实像和虚像概念的理解。
一、实验目的
1. 掌握凸透镜成像的基本原理；
2. 理解物距、像距和焦距之间的关系；
3. 观察并记录不同物距下凸透镜所成的像的性质；
4. 验证凸透镜成像公式：$ \frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v} $。
二、实验器材
- 凸透镜（已知焦距）
- 光具座
- 蜡烛（作为光源）
- 光屏（用于接收像）
- 刻度尺
- 灯泡或LED灯（可选）
三、实验步骤
1. 将凸透镜固定在光具座上，调整其位置；
2. 在光具座的一侧放置蜡烛，另一侧放置光屏；
3. 移动蜡烛和光屏的位置，使光屏上出现清晰的像；
4. 记录物距（u）、像距（v）及像的性质（放大/缩小、正立/倒立、实像/虚像）；
5. 重复上述步骤，改变物距，观察不同的成像情况。
四、实验结果与分析
通过多次实验，可以得出以下结论：
| 物距（u） | 像距（v） | 像的性质 | 成像类型 |
| u > 2f | f < v < 2f | 倒立、缩小、实像 | 实像 |
| u = 2f | v = 2f | 倒立、等大、实像 | 实像 |
| f < u < 2f | v > 2f | 倒立、放大、实像 | 实像 |
| u = f | v → ∞ | 无像（平行光） | 无像 |
| u < f | v 为负值 | 正立、放大、虚像 | 虚像 |
五、实验注意事项
1. 实验前应确保光具座水平，避免光线偏移；
2. 蜡烛火焰要稳定，避免晃动影响成像；
3. 光屏需调节至合适高度，以获得清晰的像；
4. 注意区分实像与虚像的成因，避免混淆。
六、实验结论
凸透镜成像遵循一定的物理规律，当物体位于不同位置时，会形成不同性质的像。通过本实验，我们验证了凸透镜成像公式的正确性，并进一步理解了光学成像的基本原理。此实验不仅具有理论意义，也对实际应用如照相机、显微镜等设备的设计具有指导作用。
