免費下載！
[!--downpath--]6.2 中學生實驗：探究——凸透鏡成像
關于不明飛行物（UFO）的理論有很多。 最典型的理論往往是外星飛行器，但一些專家在分析照片數據后提出了“大氣透鏡”假說來解釋這一現象。
“大氣透鏡”假說提出，在距地面42.33公里處存在由一層氣溶膠引物形成的冷氣團。 它的密度高于周圍的空氣，但中間的氣團稍厚，所以產生了這層冷氣團。 “凸透鏡”。 當遠處的一束光穿過這個冷氣團時，會因為氣團長度的變化而匯聚成一個亮點。 “凸透鏡”的焦距發生變化，由于月亮的自轉，亮點很快縱橫交錯。 人們誤以為光點是不明飛行物。
這種凸透鏡成像有什么特點呢？ 只有通過本節的學習，我們才能找到答案。
一、實像與實像
1.1 虛像
實際光線相交形成的影像稱為虛像，虛像可以呈現在光幕上。 凸透鏡可以形成虛像，如圖所示，當點燃的蠟燭經過透鏡時，在透鏡另一側的光屏上會出現清晰的倒置燭火。
1.2 實像
實際光線不能相交，實際光線的反延長線相交形成的圖像稱為實像，不能在光屏上呈現。 凸透鏡可以形成實像。 如圖所示，當燃燒的蠟燭靠近鏡頭時，如果用耳朵在鏡頭的另一側直接觀察，可以看到蠟燭火焰直立放大的影像。
1.3 虛像與實像的區別
(1) 虛像是實際光線相交形成的像； 實像不是由實際光線相交而成凸透鏡成像規律5條圖片凸透鏡成像規律5條圖片，而是由實際光線的反延長線相交而成。
(2)虛像可以在光幕上顯示出來，用耳朵可以聽到； 真實的影像無法在光屏上顯示出來，只能用耳朵去聆聽。
【方向撥盤】判斷是虛像還是實像的方法：一是能在光幕上呈現，二是能看到光線能到達。
2.探索凸透鏡成像規律
2.1 物距和像距
(1)物距：物體到鏡頭光心的距離稱為麥距，符號u。
(2)像距：像距鏡頭光心的距離稱為像距，符號v。
2.2 實驗探索：凸透鏡成像規律
(1) 提出問題：凸透鏡成像遵循什么規律？
(2) 推測和假設：凸透鏡成像的大小和倒置可能與物體的位置有關。
(3) 實驗器材：蠟燭、凸透鏡（焦距f=10cm）、光幕、光具座等。
(4) 實驗步驟： ① 調整蠟燭火焰中心、凸透鏡中心和光屏中心，使其在同一直線上并與光具座平行（如圖）
②改變點燃的蠟燭到凸透鏡的距離，由遠到近，觀察像的大小、倒置、虛實的變化。 在每種情況下檢測蠟燭和圖像到凸透鏡的距離。
③在實像和虛像兩種情況下，輕輕吹蠟燭的火焰，使其向兩邊或兩側凹陷，觀察火焰的影像是否向兩邊凹陷。 注意圖像與物體的左右關系。
(5) 觀察實驗現象，收集實驗數據
①實驗數據記錄見下表。
②形成實像時，將蠟燭的火焰向左吹，觀察到的火焰像也向左偏移； 形成虛像時，將蠟燭的火焰吹向左側，將觀察到的火焰像吹向右側。
(6) 分析與推斷
核心提示：“倒置”是指圖像的上下左右位置與物體的上下左右位置顛倒。 “放大”或“縮小”是圖像與物體大小比較的結果。
【方法撥】凸透鏡成像規則：（1）加倍焦距虛實分離（即物體在倍焦距內成實像，倍焦距外成虛像） . (2)倍焦距的大小(即物距大于倍焦距為放大像，焦點除外；物距小于倍焦距為縮小像)。 (3)對面虛像始終直立，同側實像始終直立。
3.凸透鏡成像光路圖（難點）
凸透鏡既能成放大像又能成縮小像，既能成虛像又能成實像。 我們可以用光路圖來直觀直觀地研究凸透鏡的成像。 借助凸透鏡的三種特殊光線中的兩種，我們可以畫出相應的光路圖。 這是理解凸透鏡成像規律的最好方法，也很容易記住這個規律。
(1)當物距u>2f時，如圖A所示，在凸透鏡的另一左側形成倒置縮小的虛像。
(2)當物距u=2f時，如圖B所示，在凸透鏡的另一左側形成一個倒置的大小相等的虛像。
(3)當物距f
(4)當物距u=f時，如圖D所示，從物體發出的光經過凸透鏡后平行出射，沒有交點，不成像。
(5)當物距u
【方法撥盤】凸透鏡的三種特殊光線：（1）通過凸透鏡光心的光線在通過凸透鏡后傳播方向不變。 (2)平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚到焦點。 (3) 通過焦點的光線經凸透鏡折射，傳播方向平行于主光軸。