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凸透镜的像点轨迹、问题起源于下题:如画所示,凸g卷直放置』△典螺距为f.现有一点光博S在凸透昧测以凸透植两僵寐距处为圜心」在翌氏主光推的竖百平面内燃顾时针圆周运动,半径为r'目eL关于点光源所成偷的运动轨迎,哥舍灯透鲂网律的是、像点与物点的关系式:根据光路图的几何特点、成像公式等,得求得像点与物点的关系式:(式1)——(式2)——三、当物点轨迹为多边形时,线条为直线。(1)直角坐标系中,物点轨迹为非竖直的直线时,可用二元一次方程yi=k«xi+b(式3)描述。把(式1)、(式2)代入(式3)中,得可知,像点轨迹也是一条直线,斜率与物点直线的斜率相差b/f(b为正时,斜率变小;b为负时,斜率变大;|b|/f的值越大,斜率变化越大),而截距b相同。(2)物点轨迹为竖直直线xi=c(式4)时,

(式1)代入(式4)中,得也为一条竖直直线。(3)当物点轨迹为多边形时,像点轨迹见动画《物点轨迹为三四边形》。可见,像点轨迹符合前面两点的结论。如下图1,物边a对应的像边是al,b对应的才是bl。可见,物边a和像边al与y轴的截点都是点B(截距b相同)。物边a的截距为正,b的截距为负。所以,由a的斜率为0减小为al的负值,bl却增大为正值。图2中,由于|b|/f的值更大,所以a2的斜率变化比图l中的al大。图3,三角形。图l图2图3图l图2图3三、物点轨迹的线条为圆锥曲线时。同理,可以把(式1)、(式2)代入描述圆锥曲线的二元二次方程Ax2+By2+Cxy+Dx+Ey+F=0中,得出像点的方程。可以看出,结果也是一个二元二次方程,所以还是一个圆锥曲线。但式子的推演、整理过程颇为繁琐,即使是最简单的动圆(x-X0)2+y2=r2也不简单。同时,为了直观看到图象的结果,观察特点、规律,特意下载安装了几何画板,现学现用,制作动画《物点轨迹为定圆》、《物点轨迹为动圆》。四、观察动画,以及成像规律、圆锥曲线的基本知识,归纳出以下规律:【动圆的像点轨迹】物点轨迹为动圆(简称“物圆”),从远到近。1、当物圆较远,且与直线x=-f相离时,像点轨迹(简称“像迹”)在x>f区域,呈椭圆,长轴平行于y轴;2、物圆渐近,在x<-2f但又较靠近2f的某个位置(跟物圆r、透镜f有关),像迹为圆;3、物圆再近,像迹变回椭圆,长轴平行于x轴;4、物圆右切直线x=-f时,像迹呈开口向右的抛物线;5、物圆与直线x=-f相交时,像迹为双曲线;6、物圆左切直线x=-f时,像迹在x<f区域,呈开口向左的抛物线;7、物圆在直线x=-f右方且相离,像迹在x<f区域,呈椭圆或圆。物圆在x

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