实像（real image）形成在光线真正相交的地方，所以可以显示在屏幕上。虚像（virtual image）形成在光线反向延长后看起来相交的地方，所以不能投到屏幕上。
这一课完善了画出简单的透镜成像，也与作出反射光线中的平面镜相呼应。两者都属于光与成像单元。
怎样在图中分辨它们？
看透镜或镜子之后的光线。如果真实光线彼此相交，交点就是实像。如果真实光线仍在散开，需要向后延长才能找到汇聚点，那个点就是虚像。
在你的作图中，真实光线是带箭头的实线。向后的延长线是不带箭头的虚线。虚像的箭头画在虚线相交的位置。
| 特征 | 实像 | 虚像 |
|---|---|---|
| 光线 | 真正相交 | 只是看起来相交，需反向追溯 |
| 屏幕 | 可以显示在屏幕上 | 不能显示在屏幕上 |
| 图中的线 | 实线 | 虚线延长线 |
| 例子 | 凸透镜，物体在 f 之外 | 平面镜；凸透镜，物体在 f 之内 |
| 凸透镜成像的方向 | 倒立 | 正立 |
凸透镜什么时候成哪一种像？
如果物体在主焦点之外（距离大于 f），像是实像并且倒立。它可以比物体小、相等或更大，取决于物体在 2f 之外、正好在 2f，还是在 f 与 2f 之间。
如果物体在焦距之内（距离小于 f），像是虚像，正立，比物体大，并且与物体在透镜的同一侧。放大镜就是这样使用的凸透镜，物体放在比 f 更近的位置。
怎样一步一步作出虚像？
- 画出主轴、透镜和两侧的 F，然后把物体画在 f 之内。
- 光线 1： 从物体顶端画一条平行于主轴的光线到透镜，再折向远侧的 F。
- 光线 2： 从物体顶端画一条经过光心的光线，直线通过。
- 检查： 两条光线在透镜之后散开。它们不相交。
- 把两条光线向后延长，用虚线画在物体一侧，直到它们相交。
- 在交点处画出像的箭头，并描述为虚像、正立、放大。
例题
一个凸透镜的焦距为 6.0 cm。
一个 2.0 cm 高的物体距透镜 4.0 cm。（虚构示例数据。）作出像并加以描述。
第 1 步，设置： 物距 4.0 cm 小于 f = 6.0 cm，所以物体在焦距之内。
第 2 步，光线 1： 从物体顶端出发，平行于主轴的光线在主轴上方 2.0 cm 处射到透镜，折向远侧的 F，也就是透镜后 6.0 cm 处。它向右下方倾斜。
第 3 步，光线 2： 经过光心的光线直线通过，同样向右下方倾斜。
第 4 步，反向追溯： 透镜之后，两条光线向外散开。用虚线向物体一侧反向延长，它们在距透镜约 12 cm、主轴上方 6.0 cm 处相交。
第 5 步，描述： 像在距透镜 12 cm 处，与物体在同一侧，高 6.0 cm（物体高度的 3 倍），正立，是虚像。放大率为 6.0 ÷ 2.0 = 3。
第 6 步，检查： 物体在 f 之内时，像应该是正立、放大并且在同一侧，这与结果相符。只有虚线在像点相交，所以是虚像，不能投到屏幕上。
要留意的错误
一个常见的错误，是用大小或能不能看到像来判断实像还是虚像。
错误答案： “像比物体大，所以是虚像。”或“我在镜子里能看到这个像，所以是实像。”
大小不能决定。实像也可以被放大，而虚像即使不能放在屏幕上，眼睛也能看到。
纠正方法是检验光线：真实光线是真的相交（实像），还是只有它们的反向延长线相交（虚像）？也要在答案中写出这个检验：“光线看起来来自这个像，但并没有真正经过它。”
自我检测
先试着做，再打开每个答案。
1. 物体在焦距为 5.0 cm 的凸透镜前 8.0 cm 处。像是实像还是虚像，正立还是倒立，比物体大还是小？
显示答案
物体在 f 之外，位于 f 与 2f 之间（5 cm 到 10 cm）。像形成在另一侧约 13 cm 处。它是实像、倒立，并且比物体大。
2. 平面镜中的像是实像还是虚像？说明理由。
显示答案
虚像。 反射光线只是看起来来自镜后的一点，放在那里的屏幕不会显示出像。
3. 一名学生为放在凸透镜焦距之内的物体画光线图，把向后的延长线画成了实线。应该改什么？
显示答案
向后的延长线必须是虚线（不带箭头），因为它们不是真实光线。如果题目要求画出虚像，像的箭头也应画成虚线，并描述为虚像、正立。
接下来学什么
巩固的一个有效方法，是在光与成像练习题中混合实像和虚像的情况。如果反射或折射仍然薄弱，回到作出反射光线或使用折射关系式。
有些学生光线画得正确，却因为两种情况看起来相似而用错了描述的词。我们的老师在线上一对一物理补习中，会把它变成一个快速的口头测验。