凸透鏡成像定律是光學中的重點和難點。 接下來我們將從探索凸透鏡成像規律的實驗開始,進一步了解凸透鏡成像的規律。
一、探索凸透鏡成像規律實驗應注意的問題
1、實驗設備:蠟燭、火柴、凸透鏡(已知焦距)、天平(光學工作臺)、光幕。
2、實驗:實驗時,儀器將蠟燭、凸透鏡、光幕從左到右依次放置在光具座上。 點燃蠟燭,調整其高度,使凸透鏡的光學中心、光幕中心和蠟燭火焰中心大致處于同一高度,使蠟燭火焰的圖像在光幕的中心。
實驗過程中,由于蠟燭的燃燒時間變短,光屏上的圖像向上連接。 要使圖像在光幕中心重新形成,有以下三種調整方法:
① 如果只調整蠟燭,則應向下調整蠟燭;
②如果只調整凸透鏡,則應將凸透鏡向上調整;
③如果只調節光幕,則應將光幕向下調節。
當鏡頭的上部蓋上一張紙時,原本清晰的虛像會變得更暗,但仍能形成完整的圖像。
3、實驗記錄:
① 需要記錄物距和像距;
②還需要記錄圖像的倒置、放大、縮小、實像。
4、倒立的理解:
① 相對于原對象;
②左右、上下翻轉(旋轉180°)。
5、如果在實驗中,無論光幕如何連接凸透鏡成像規律實驗總結,光幕上都無法獲取到圖像,可能的原因有:
① 蠟燭放置在焦點上或焦點內;
②蠟燭火焰中心、凸透鏡中心和光幕中心不在同一高度;
③蠟燭和光幕置于凸透鏡的同一左側; (這是一個錯誤,這取決于問題主干中如何解釋)
④所選凸透鏡焦距過大(或光具座寬度小,大于4倍焦距),光幕接收不到圖像。
2.凸透鏡成像規律的理解
凸透鏡的成像規律如下表所示:
物距u與焦距f的關系
像距v與焦距f(或物距u)的關系
類似正負
喜歡大的和小的
想象的和真實的
實際應用實例
u>2f
手倒立
縮小
虛像
相機
u=2f
v=2f
手倒立
ETC。
虛像
找到焦距
v>2f
手倒立
放大
虛像
幻燈機、投影儀
u=f
無成像
v>你
直立
放大
真實圖像
放大鏡
凸透鏡成像定律“叮當”
1倍焦距分為實景和虛景,2倍焦距分為大小;
虛像與物體在不同側面,實像與物體在同側;
近處物體的虛像比遠處物體的虛像大,遠處物體的近處虛像更小;
近處物體的實像小,遠處物體的實像大。
為了幫助朋友們理解凸透鏡成像規律,解釋如下:
雙焦距分為虛像和實像,(當物距大于二倍焦距時,形成實像;當物距小于二倍焦距時,形成虛像;物體距離等于焦距,不成像。也就是說,焦點是形成實像或虛像點的凸透鏡之間的邊界)
雙焦距的大小。 (當物距小于1倍焦距但大于2倍焦距時,形成倒立放大的虛像;當物距小于2倍焦距時,形成倒立縮小的虛像形成;當物距等于2倍焦距時,形成一個倒立的、等大小的像(虛像。即在2倍焦距時,無論圖像與物體相比是放大還是縮小)
虛像和物體是側向的,(形成虛像時,像和物體總是在鏡頭的一側,像相對于物體是倒立的)
實像與物體同側為正像。 (形成實像時,像和物體始終位于鏡頭的同一側,且像相對于物體是直立的)
當凸透鏡形成虛像時,物體的近像和遠像變大; (形成虛像時,如果物體離鏡頭較近,則圖像離鏡頭較遠,同時圖像也會變大)
當凸透鏡形成實像時,物體的近像變小。 (形成實像時,如果物體離鏡頭較近,則像也應離鏡頭較近,同時像會變小,但與物體相比,像仍被放大,但放大倍數變小)
3. 常見命題點舉例
在借助光具座進行凸透鏡成像的實驗探索中,小華進行了以下操作:
(1)如圖A所示,平行于凸透鏡主光軸的光束經過凸透鏡后,在光屏上產生最小且最亮的光斑。 從圖中可以看出,凸透鏡對光線有作用凸透鏡成像規律實驗總結,凸透鏡的焦距為cm。
(2)將蠟燭、凸透鏡、光幕依次放在燈臺上。 點燃蠟燭后,無論光幕如何連接,光幕上都無法獲得圖像。 請強調可能的原因之一: 。
(3)調整后,當蠟燭火焰置于距凸透鏡16cm處時(如圖B所示),凸透鏡的另外兩側分別與光幕的前后相連,將在光屏上獲得倒立的虛像(填充圖像的性質); (填充光學儀器)借助該成像定律進行工作。 如果在圖B的基礎上使蠟燭遠離鏡頭,光幕上仍能得到清晰的圖像,光幕應連接到鏡頭的方向(選擇“近”或“遠” ”)。
(4)為了使實驗推導更加通用,小花使用了不同焦距的三個鏡頭A、B、C進行實驗。 他發現,當物距保持在15cm不變時,蠟燭火焰通過三個透鏡的圖像如下表所示。 由此可知,三個凸透鏡A、B、C的焦距fA、fB、fC之間的關系為: 。
鏡片
成像特性
放大
手倒立
虛像
縮小
手倒立
虛像
放大
直立
真實圖像
(5)小華同事進一步探索了凸透鏡的成像,保持凸透鏡與蠟燭火焰的位置不變,將光幕向右連接2cm,發現屏幕上蠟燭火焰的圖像變成了模糊了,然后她把一副墨鏡的鏡框放在鏡片和蠟燭火焰之間,左右連接進行調節。 于是,光幕上的蠟燭火焰圖像再次變得清晰。 這種現象說明這副太陽鏡是遠視還是近視?
參考答案
(1)收斂11
(2)蠟燭放置在凸透鏡焦點內(或蠟燭放置在焦點或蠟燭中心,凸透鏡與光幕不在同一直線上或像距較大)而且光具座太緊)
(3) 將投影儀(或幻燈機)放大至接近
(4)fB<fA<fC (提示:從成像特性可以推斷:A 鏡頭,fA<15cm<2fA,即:7.5cm<fA<15cm;B 鏡頭,15cm>2fB,即:fB<7.5 cm;C 鏡頭,15cm<fC)
(5)弱視鏡(溫馨提示:光幕向右連2cm,即像距變遠,所以需要將原來的光線發散,才能在光幕上形成清晰的圖像,所以這副太陽鏡是凹透鏡,即斜視鏡)