一、基本概念
透鏡:透鏡就是用透明物質制成的表面為球面的一部份的光學器件。
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:以凸透鏡為例。如上圖所示,因為透鏡對光具有凝聚作用,一束平行于主光軸的光線(簡稱平行光)穿過凸透鏡后就會凝聚于一點,該點被稱為透鏡的焦點,用小寫字母F來表示。
透鏡的焦距:光學系統中評判光的集聚或發散的測度形式,指平行光入射時從透鏡光心到光集聚之焦點的距離。具有短焦距的光學系統比變焦距的光學系統有更佳集聚光的能力。簡單的說焦距是焦點到面鏡的中心點之間的距離。即焦距就是焦點到透鏡光心的距離,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畫演示,起碼要有一個表面制成球面的透鏡。如右圖的幾種,都可以稱之為凸透鏡。凸透鏡對光具有凝聚作用。
凹透鏡:邊沿厚、中間薄,起碼要有一個表面制成球面的透鏡。如右圖的幾種,都可以稱之為凹透鏡。凹透鏡對光具有發散作用。
二、光線通過凸透鏡的畫法
原理:凸透鏡對光具有凝聚作用。
1、經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、不經過光心且平行于主光軸的入射光線在出射時必需要經過焦點,如右圖所示。
3、經過焦點的一束光線在出射以后會弄成一束平行光,如右圖所示。
三、實驗器材
1、光屏:拿來進行成像。
2、蠟燭:相當于光源,拿來發出光線。
3、凸透鏡:已知焦距,可以便捷的與物距和像距進行比較。
4、光具座:光具座帶有刻度,可以很精確地比較物距、相距、焦距兩者之間的關系。
其完整的裝置示意圖如右圖所示。
四、實驗過程
(1)實驗時應先調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)實驗過程中,保持凸透鏡位置不變,改變蠟燭或光屏與凸透鏡的距離,觀察并記錄實驗現象。
按照實驗作透鏡成像光路:
①將蠟燭放在2倍焦距以外,觀察現象。
②將蠟燭放在2倍焦距和1倍焦距之間,觀察現象。
③將蠟燭放在一倍焦距以內,觀察現象。
(3)作凸透鏡成像光路。
(4)進行重復試驗(3-5次,找尋實驗的普遍規律).
改進實驗:因蠟燭火焰捉摸不定,可將蠟燭換成LED燈(多顯示正F字),進行上述實驗。
五、實驗推論及應用
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。
實驗的推論如下表所示。
好了,關于凸透鏡成像的相關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。