物體置放於凸透鏡小於一倍焦距時，成像為何？

本題觀念：

凸透鏡（converging lens）在物體置於焦距以內（u < f）時的成像特性。此為凸透鏡作為放大鏡（magnifying glass）使用的基本光學原理。

選項分析

凸透鏡成像依物距（u）與焦距（f）的關係，可分為以下情形（使用笛卡兒符號規則，實物在左，光由左向右）：

物距	成像	像的性質
$u > 2f$	縮小倒立實像	兩倍焦距外
$u = 2f$	等大倒立實像	在 $2f$ 處
$f < u < 2f$	放大倒立實像	在 $2f$ 之外
$u = f$	不成像（平行光）	—
$u < f$（小於一倍焦距）	放大正立虛像	同側

本題物體置於小於一倍焦距（$u < f$）：

(A) 縮小正立實像：凸透鏡 $u < f$ 時不產生縮小實像，錯誤

(B) 縮小倒立實像：物體在 $2f$ 以外才產生縮小倒立實像，錯誤

(C) 放大倒立虛像：虛像必定正立（non-inverted），不可能倒立，錯誤

(D) 放大正立虛像：$u < f$ 時，折射光線發散，延長線在物側（同側）交於一點，形成放大正立虛像 — **正

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