正透鏡在空氣中不可能形成下列何者？

本題觀念：

本題為反向題，考正透鏡（positive/converging lens）在空氣中可能形成的各種成像類型，要求選出不可能形成的像。

選項分析

根據薄透鏡公式（thin lens equation）$\frac{1}{v} - \frac{1}{u} = \frac{1}{f}$ 以及放大率分析，正透鏡可形成下列各種像：

(A) 放大實像 ✅ 可能形成。物體置於焦點（F）與二倍焦距（2F）之間時，形成放大、倒立、實像。

(B) 縮小實像 ✅ 可能形成。物體置於二倍焦距（2F）以外時，形成縮小、倒立、實像。

(C) 放大虛像 ✅ 可能形成。物體置於焦點（F）以內時（物距 < f），正透鏡作為放大鏡（magnifying glass）使用，形成放大、正立、虛像。

(D) 縮小虛像 ❌ 不可能形成。正透鏡無法形成縮小的虛像。虛像只有在物距 < f 時才產生，此時放大率 $m > 1$（放大），而非縮小。縮小的虛像是負透鏡（diverging lens）的特性。

答案解析

正確答案為 (D) 縮小虛像。

正透鏡成像總結：

物距	像的性質
$u > 2f$	縮小、倒立、實像
$u = 2

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