凹透镜也被称为负球透镜，其镜片中间薄、边缘厚，呈凹形。由于它对光有发散作用，且焦距为负值，因此得名负透镜。日常生活中最常见的应用就是近视眼镜，利用凹透镜的发散特性来矫正视力。凹透镜根据表面形状可分为双凹、平凹和凸凹三种类型。
凹透镜成像原理是怎样的？
如果物体是虚物，且凹透镜到虚物的距离恰好等于一倍焦距，那么成像会出现在无穷远处。这意味着光线经过透镜后变得平行，无法在有限距离内汇聚或发散形成清晰的像点。这是一个临界状态，在光学计算中需要单独考虑这种极限情况。
当虚物距离超过两倍焦距时，凹透镜会生成倒立、缩小的虚像，像与物位于透镜的异侧。随着物距的增加，像会逐渐变小并趋向于焦点位置。这一规律展示了凹透镜在处理虚物时，随着距离变化而产生的连续成像特性。
当虚物距离凹透镜在一倍焦距到两倍焦距之间时，会形成倒立、放大的虚像，且像与物位于透镜的异侧。这种成像情况既改变了像的倒正，又改变了像的大小，并且位置发生了翻转。理解这种异侧成像有助于深入掌握凹透镜在复杂光路中的作用。
凹透镜是由两侧面均为球面，或一侧为球面另一侧为平面的透明体构成，其中间部分较薄。当它在光疏介质中使用时，能够对入射光束起到发散作用，因此也被称为发散透镜。这种透镜因其焦距为负，在光学计算中常被标记为负透镜，以区别于凸透镜的正焦距。
凹透镜成像最核心的规律是它只能生成缩小的正立虚像。这里有一个简单的判断技巧：如果看到的像是放大的，那一定是凸透镜生成的；只有当像被缩小了，才确定是凹透镜的作用。另外记住，只要是虚像就一定是正立的，而实像则必然是倒立的，这是区分透镜类型的关键点。
关于凹透镜成像的数学表达，我们可以使用公式 1/u + 1/v = 1/f 来计算。在这个公式中，u 代表物距，v 代表像距，f 代表焦距。这个公式的结构与凸透镜的成像公式完全一致，只是凹透镜的焦距 f 通常被视为负值。通过这个公式，我们可以精确计算出不同物距下像的位置和大小。
若虚物距离恰好为两倍焦距，凹透镜会生成一个与物体同样大小的虚像，像与物依然在透镜的异侧。这是一种对称的成像状态，像的大小没有变化，但位置和倒正都发生了改变。这种特殊情况在光学系统设计中可能具有特定的应用价值。
对于薄凹透镜处理实物（即真实存在的物体）的情况，成像结果非常固定：总是生成一个正立且缩小的虚像。此时，像和物体位于透镜的同一侧。这意味着无论物体离透镜多远，只要它是实物，凹透镜都无法将其放大或形成实像，只能看到变小、正立的影子。
以上讨论主要针对薄透镜。如果是厚的弯月形凹透镜，成像情况会变得更加复杂。当透镜厚度足够大时，它的作用类似于伽利略望远镜，能够改变光路结构。如果厚度进一步增加，它甚至可能表现出正透镜的特性，这与传统薄透镜的理论有所不同。
当讨论对象变为虚物时，情况就变得复杂多样了。如果凹透镜到虚物的距离小于一倍焦距，会生成一个正立、放大的实像，且像与物在同侧。这是一种比较特殊的光学现象，不同于我们日常看到的实物成像情况，需要特别注意物距与焦距的比例关系。
从几何作图的角度来看，凹透镜成像遵循与凸透镜相同的原则。我们可以从物体顶端画两条特殊光线：第一条平行于主光轴，经过凹透镜后偏折为发散光线，其反向延长线过主焦点；第二条通过透镜的光学中心点，方向不变。这两条直线的交点即为物体的像。
凹透镜在物理结构上表现为中间薄、边缘厚，这种形状使其对入射光线具有发散作用。当平行光线射入凹透镜后，光线会被发散，这些发散光线的反向延长线会交于一点，这个点就是凹透镜的虚焦点。这是凹透镜最基本的光学特性，也是理解其成像原理的基础。