一、基本概念
透鏡:透鏡就是用透明物質(zhì)制成的表面為球面的一部份的光學(xué)器件。
透鏡的光心:如上圖所示,透鏡的幾何中心O通常稱為透鏡的光心。
透鏡的主光軸:如上圖所示,經(jīng)過透鏡光心的一條水平直線稱為透鏡的主光軸。
透鏡的焦點(diǎn):以凸透鏡為例。如上圖所示,因?yàn)橥哥R對(duì)光具有凝聚作用,一束平行于主光軸的光線(簡(jiǎn)稱平行光)穿過凸透鏡后就會(huì)凝聚于一點(diǎn),該點(diǎn)被稱為透鏡的焦點(diǎn),用小寫字母F來表示。
透鏡的焦距:光學(xué)系統(tǒng)中評(píng)判光的集聚或發(fā)散的測(cè)度形式,指平行光入射時(shí)從透鏡光心到光集聚之焦點(diǎn)的距離。具有短焦距的光學(xué)系統(tǒng)比變焦距的光學(xué)系統(tǒng)有更佳集聚光的能力。簡(jiǎn)單的說焦距是焦點(diǎn)到面鏡的中心點(diǎn)之間的距離。即焦距就是焦點(diǎn)到透鏡光心的距離,用大寫字母f來表示。如上圖所示。
凸透鏡:邊沿薄、中間厚凸透鏡成像動(dòng)畫演示,起碼要有一個(gè)表面制成球面的透鏡。如右圖的幾種,都可以稱之為凸透鏡。凸透鏡對(duì)光具有凝聚作用。
凹透鏡:邊沿厚、中間薄,起碼要有一個(gè)表面制成球面的透鏡。如右圖的幾種,都可以稱之為凹透鏡。凹透鏡對(duì)光具有發(fā)散作用。
二、光線通過凸透鏡的畫法
原理:凸透鏡對(duì)光具有凝聚作用。
1、經(jīng)過光心的入射光線不改變方向直接依照原先的方向出射,如右圖所示。
第①種情況為入射光線與主光軸平行且穿過光心凸透鏡成像動(dòng)畫演示,第②、③種情況為入射光線與主光軸非平行的畫法。
2、不經(jīng)過光心且平行于主光軸的入射光線在出射時(shí)必需要經(jīng)過焦點(diǎn),如右圖所示。
3、經(jīng)過焦點(diǎn)的一束光線在出射以后會(huì)弄成一束平行光,如右圖所示。
三、實(shí)驗(yàn)器材
1、光屏:拿來進(jìn)行成像。
2、蠟燭:相當(dāng)于光源,拿來發(fā)出光線。
3、凸透鏡:已知焦距,可以便捷的與物距和像距進(jìn)行比較。
4、光具座:光具座帶有刻度,可以很精確地比較物距、相距、焦距兩者之間的關(guān)系。
其完整的裝置示意圖如右圖所示。
四、實(shí)驗(yàn)過程
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)整凸透鏡和光屏的高度,使她們的中心與燭焰中心盡量保持在同一水平高度上,以保證燭焰的像能成在光屏的中央。該步簡(jiǎn)稱“三心等高”。即蠟燭的焰心、凸透鏡的光心和光屏的中心在同一高度。
(2)實(shí)驗(yàn)過程中,保持凸透鏡位置不變,改變蠟燭或光屏與凸透鏡的距離,觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
按照實(shí)驗(yàn)作透鏡成像光路:
①將蠟燭放在2倍焦距以外,觀察現(xiàn)象。
②將蠟燭放在2倍焦距和1倍焦距之間,觀察現(xiàn)象。
③將蠟燭放在一倍焦距以內(nèi),觀察現(xiàn)象。
(3)作凸透鏡成像光路。
(4)進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)(3-5次,找尋實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律).
改進(jìn)實(shí)驗(yàn):因蠟燭火焰捉摸不定,可將蠟燭換成LED燈(多顯示正F字),進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。
五、實(shí)驗(yàn)推論及應(yīng)用
物距即蠟燭的焰心到凸透鏡光心的距離。用u來表示。
像距即像的中心到凸透鏡光心的距離。用v來表示。
凸透鏡的焦距用f來表示。
實(shí)驗(yàn)的推論如下表所示。
好了,關(guān)于凸透鏡成像的相關(guān)問題明天就說到這兒,你們有哪些不懂得或則更好的意見建議,歡迎留言或私信,多謝。