照相机、投影仪、放大镜：生活中的透镜原理讲解
照相机、投影仪、放大镜的镜头都相当于一个凸透镜，区别在于物体放在哪里。物距大于 2 倍焦距，成倒立、缩小的实像——照相机；物距在 1 倍和 2 倍焦距之间，成倒立、放大的实像——投影仪；物距小于焦距，成正立、放大的虚像——放大镜。
照相机
- 结构：镜头相当于凸透镜，来自物体的光经过镜头后会聚在胶片（数码相机、手机是图像传感器）上，形成被照物体的像。
- 成像：物体离镜头比较远，物距 u > 2f，成倒立、缩小的实像，像距 f < v < 2f，所以照相机的机身可以做得很短。
- 调焦：物体越近，像距越大、像越大。底片位置固定，靠前后移动镜头让像落在底片上。拍近处的物体，镜头要往前伸。
投影仪
- 结构：光源照亮投影片，镜头（凸透镜）把投影片上的图案成像在屏幕上；教室里的投影仪还有一块平面镜，作用是改变光的传播方向，使像成在竖直的屏幕上。
- 成像：投影片离镜头比较近，f < u < 2f，屏幕上成倒立、放大的实像，像距 v > 2f。
- 倒着放：像相对投影片上下、左右都颠倒，所以投影片要倒着放，屏幕上的像才是正的。
- 调大小：想让像更大，镜头靠近投影片（物距减小），投影仪远离屏幕（像距增大）。
放大镜
- 成像：放大镜是焦距较短的凸透镜。物体在焦点以内，u < f，透过透镜看到正立、放大的虚像，像与物体在透镜同侧，比物体离透镜远。
- 使用：放大镜要靠近物体，物距小于焦距；在焦点以内，物体越靠近焦点，像越大。物体移到焦点以外，就会看到倒立的像，或者一片模糊。
实像和虚像
照相机底片上、投影仪屏幕上的像，是实际光线会聚而成的，能用光屏承接，叫实像；放大镜里的像，是折射光线的反向延长线相交而成的，光屏接不到，只能用眼睛看到，叫虚像。凸透镜成的实像都是倒立的，虚像都是正立的。
三种应用对比
| 应用 | 物距 | 像距 | 像的性质 | 像与物的位置 | 想让像变大 |
|---|---|---|---|---|---|
| 照相机 | u > 2f | f < v < 2f | 倒立、缩小、实像 | 透镜两侧 | 靠近物体，镜头前伸 |
| 投影仪 | f < u < 2f | v > 2f | 倒立、放大、实像 | 透镜两侧 | 镜头靠近投影片，远离屏幕 |
| 放大镜 | u < f | |v| > u | 正立、放大、虚像 | 透镜同侧 | 物体靠近焦点（仍在焦点以内） |
1/u + 1/v = 1/f 放大率 m = −v/u（负号表示倒立）
例如照相机镜头焦距 5 cm，拍 40 cm 外的物体：v = 40×5/(40−5) ≈ 5.7 cm，像缩小为物体的 1/7；投影仪镜头焦距 8 cm，投影片离镜头 10 cm：v = 40 cm，像放大 4 倍；放大镜焦距 10 cm，字离镜 6 cm：v = −15 cm，在字的同侧，正立放大 2.5 倍。
用这个模型做实验
- 「照相机」：把树从远处拖近，看底片上的像变大、像距变大；关掉「自动对焦」，再移动树，照片就模糊了，拖动「镜头到底片」或点「对焦一次」重新拍清楚。
- 把树拖到 2.4f 附近，像比底片还大，拍不全——人要后退。换成长焦镜头（焦距调大），同样的距离拍出的像更大。
- 「投影仪」：关掉「屏幕自动移到清晰处」，拖动屏幕找到最清晰的位置；把投影片移近焦点，像变大、变暗，屏幕要移远。
- 取消勾选「投影片倒着放」，看屏幕上的 F 变成倒的；把投影片移到焦点以内，屏幕上只剩一片光。
- 「放大镜」：把字从透镜附近慢慢移向焦点，看虚像越来越大、越来越远；越过焦点后，把眼睛往右移远，看到倒立的像。
常见问题
照相机、投影仪、放大镜分别成什么像？
照相机：物距大于 2 倍焦距，成倒立、缩小的实像，像距在 1 倍和 2 倍焦距之间。投影仪：物距在 1 倍和 2 倍焦距之间，成倒立、放大的实像，像距大于 2 倍焦距。放大镜：物距小于焦距，成正立、放大的虚像，像与物在透镜同侧。
照相机离人近一些，像会怎样变化？
物距变小，像距变大，像也变大，这就是“物近像远像变大”。所以照相机靠近人时，镜头要往前伸（镜头离底片远一些）才能拍清楚；如果像太大拍不全，人要往后退，或者照相机离人远一些，同时镜头往后缩。
投影仪怎样让屏幕上的像更大？
要减小物距、增大像距：让镜头靠近投影片（物距变小），同时让投影仪远离屏幕（像距变大）。像越大，同样的光摊在更大的面积上，屏幕上的像也越暗。
投影片（幻灯片）为什么要倒着放？
投影仪成的是倒立的实像，像相对投影片上下颠倒、左右也颠倒（相当于转了 180°）。把投影片倒着放，屏幕上的像就是正的了。教室里的投影仪还用一块平面镜改变光的传播方向，把像投到竖直的屏幕上。
用放大镜看东西时要注意什么？
放大镜到物体的距离要小于焦距，才能看到正立、放大的虚像。在焦距以内，放大镜离物体稍远一些（更接近焦点），看到的像更大。如果物体在焦距以外，成的是倒立的实像，眼睛离得近时看到一片模糊，离得足够远时看到倒立的像。
实像和虚像有什么区别？
实像是实际光线会聚而成的，能用光屏承接，凸透镜成的实像都是倒立的，照相机、投影仪成实像；虚像不是实际光线会聚而成，是折射光线反向延长线的交点，光屏承接不到，只能用眼睛看到，凸透镜成的虚像是正立的，放大镜成虚像。
照相机拍照时为什么要调焦？
物体远近不同，像距也不同：物体越近，像离镜头越远。照相机的底片（感光元件）位置是固定的，所以要前后移动镜头，让像正好落在底片上，照片才清晰，这就是调焦（对焦）。手机和数码相机能自动对焦。
适用课程
人教版初中物理八年级上册第五章《透镜及其应用》第 2 节"生活中的透镜"（照相机、投影仪、放大镜，实像和虚像）、第 3 节"凸透镜成像的规律"（物近像远像变大），以及其他版本教材中的相应内容。可与本站凸透镜成像规律、凹透镜成像、眼睛、近视远视及矫正模型配合学习。