凸透镜能把光线会聚起来，因此可以成像。同一块放大镜，随着物体到镜片的距离（物距）不同，成的像会在放大与缩小、正立与倒立、实像与虚像之间切换。这是初中光学里规律最丰富的一个实验。
我们先用放大镜量出焦距、在纸上“接”到倒立的实像，再用可拖拽的互动模拟，把三个成像区域一次看清。
安全提醒（先读这一段）
- 绝对不要用放大镜聚焦阳光去照眼睛、皮肤或可燃物，会灼伤、也可能引燃纸张。测焦距请用灯或窗外景物，不要正对太阳。
- 用蜡烛做光源时要有成人陪同，远离窗帘、纸张等易燃物，做完及时熄灭。
材料与器材
- 一块放大镜或凸透镜；
- 一张白纸或白色卡纸作“光屏”；
- 光源：远处的灯、明亮的窗外景物，或一支蜡烛（成人陪同）；
- 直尺或卷尺。
操作步骤
第一步：量出焦距。
- 让放大镜正对较远的明亮物体（如窗外的树、远处的灯）。
- 在镜片后放白纸，前后移动，直到纸上出现一个清晰、缩小、倒立的像。
- 量出此时镜片到白纸的距离，它就约等于这块透镜的焦距 f（远处物体近似平行光，成像在焦点附近）。
第二步：改变物距，看像怎么变。把蜡烛（或灯）当物体，放大镜和白纸放在一条直线上，按下面三种情况尝试：
- 物体距镜片大于两倍焦距（u>2f）：移动白纸，得到缩小、倒立的清晰实像；
- 物体距镜片在一倍和两倍焦距之间（f<u<2f）：得到放大、倒立的实像；
- 物体距镜片小于一倍焦距（u<f）：白纸上再也接不到像，透过镜片直接看，能看到放大、正立的虚像。这就是放大镜平时的用法。
为什么有时“接不到像”：能用白纸接到的是实像（光线真的会聚在那里）；u<f 时光线发散、不再会聚，只能用眼睛透过镜片看到虚像，白纸上自然什么都接不到。
互动小实验 · 凸透镜成像
倒立、缩小的实像，照相机就用这个区域。
现象记录
假设量出的焦距是 f = 10 cm，把每次的物距 u、像距 v 和像的样子记成一行，一份完整的记录大致是：
- u = 30 cm（>2f）：v ≈ 15 cm，像倒立、缩小，清晰地落在白纸上；
- u = 20 cm（=2f）：v ≈ 20 cm，像倒立、等大，这一行是缩小与放大的分界；
- u = 15 cm（f<u<2f）：v ≈ 30 cm，像倒立、放大，白纸要退到很远；
- u = 10 cm（=f）：白纸推到哪里都是一团模糊的光斑，不成像；
- u = 6 cm（<f）：白纸上怎么也接不到像，但透过镜片看物体，是正立、放大的虚像。
把 u 和 v 两列并排看，会发现三条很好用的规律：
- u 变小，v 变大，像也变大。这就是口诀“物近像远像变大”。做实验时如果像变大了却接不清楚，多半是白纸没跟着往远处退。
- u 和 v 可以互换。u=30、v=15 与 u=15、v=30 是同一组数对调，只是像的大小反过来。这叫光路可逆。
- 成实像时物和像分居透镜两侧且倒立；成虚像时物和像同侧且正立。“倒立必是实像，正立必是虚像”，这条可以直接用来做判断题。
接不到清晰的像？先检查三件事：① 蜡烛的火焰、透镜中心、白纸中心是否大致在同一高度，不然像会跑到纸外去；② 房间是不是太亮，实像很淡，最好把灯关掉或用纸筒挡光；③ 物距是不是刚好落在焦点附近（u≈f），那里本来就不成像，往前或往后挪几厘米再试。
原理解释：三条特殊光线与三个区域
作图时有三条好用的特殊光线：平行于主光轴的光，折射后过焦点；过焦点的光，折射后平行于主光轴；过光心的光，方向不变。任意两条的交点就是像的位置。物距 u、像距 v 和焦距 f 满足透镜成像的规律，结论可以整理成一张表：
- u > 2f：倒立、缩小的实像，像在另一侧的 f 和 2f 之间，照相机就工作在这个区域；
- u = 2f：倒立、等大的实像，是缩小与放大的分界；
- f < u < 2f：倒立、放大的实像，投影仪、幻灯机用这个区域；
- u = f：折射后光线平行，不成像；
- u < f：正立、放大的虚像，和物体同侧。这就是放大镜。
一句口诀帮助记忆：“一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小”：物距越过一倍焦距，像在实和虚之间切换；越过两倍焦距，像在缩小和放大之间切换。
生活中的凸透镜
- 照相机、手机镜头：物体很远（u>2f），成缩小倒立实像落在感光元件上；
- 投影仪：胶片放在 f 和 2f 之间，在幕布上成放大倒立实像；
- 放大镜：物体放在焦点以内（u<f），看到放大正立虚像；
- 远视眼镜：用凸透镜帮助会聚光线。
四个最容易搞错的地方
- “用手挡住透镜的一半，像就少一半。”不会。物体上任意一点发出的光会照到整个镜面，挡住一半只是让参与成像的光变少了，所以像会变暗，但仍然是完整的一个像。这是考试里出现频率极高的一问。
- “虚像是不存在的、看不见的。”正好相反：虚像用眼睛看得见（放大镜里的字就是虚像），只是用白纸接不到。实像是光线真的会聚在那里，虚像是光线的反向延长线相交形成的。判据是能不能被光屏承接，不是能不能被眼睛看到。
- “放大镜离得越远，看到的字就越大。”只在焦点以内成立。一旦超过一倍焦距，像就翻转成倒立的实像了，把放大镜慢慢远离书本，会看到字先越来越大、然后突然模糊，接着变成倒过来的。这个翻转点就是焦点。
- 量焦距时对着太阳。凸透镜会把阳光会聚成高温光斑，能点燃纸张、烫伤皮肤，直射入眼更会造成不可逆的视网膜损伤。测焦距请用窗外的树、远处的路灯这类明亮但不刺眼的物体。
给老师和家长的组织建议
- 课时与分组：两课时，光具座实验；四人一组共用一套。
- 动手前先说清楚：蜡烛需成人点燃与看管；严禁用放大镜聚焦阳光。
最容易被跳过的一步。不要一上来给三条规律。让各组自己找出「像从缩小变放大」的那个位置，再报出物距，全班数据一汇总，2f 这条分界线就自己显出来了。
怎么判断真的懂了。能说出照相机、投影仪、放大镜各用哪个区域，并解释为什么挡住半个镜片像不会缺半边，即达标。
拓展一下
- 在模拟里把物体缓缓从远处拖向透镜，越过 2F、F 两个刻度时，暂停下来对照上面的表，说出此刻的成像特点。
- 用实物验证“物近像远像变大”：做实像时把蜡烛靠近透镜，白纸要往远处移，像也会变大。
- 用一滴水做透镜。在保鲜膜上滴一小滴水，把它举在报纸上方，字会被放大，水滴的表面是凸的，就是一块微型凸透镜。水滴越鼓（曲度越大），焦距越短、放得越大。
- 做一个针孔照相机对照。在纸盒一端扎个小孔、另一端蒙半透明纸，对着明亮窗外看。它也成倒立实像，但和凸透镜不同：小孔成像不需要聚焦，像却非常暗。比一比就明白透镜的作用是会聚光线、让像更亮更清晰。
- 想一想：近视眼镜用的是凹透镜，它让光线发散。为什么近视的人透过自己的眼镜看东西会变小？
当学生能说出照相机、投影仪、放大镜分别用哪个区域、成什么样的像，这个实验的目的就达到了。