很多朋友在回答凸透鏡成像的問題時,往往覺得無從下手,很容易混淆物距、像距和像尺寸變化的范圍。 要解決這種難點,朋友們需要熟記和理解凸透鏡成像的規律。
因此,首先要明確的是:凸透鏡成像的性質(實虛、大小、正反)在物距三個區域和兩個邊界點上都有其自身的規律。 三個區域在一個焦距(u<r)雙焦距和雙焦距(r<u<2f)之間; 超出雙倍焦距 (u>2f)。 兩個分界點是焦點(f)和雙焦距點(2r)。 現將教科書《成像法表》中的“凸透鏡”歸納為以下要領(便于記憶和理解):
1、加倍焦距判斷內外虛實;
2. 焦距加倍凸透鏡的成像規律表和口訣,設置內外尺寸;
3、所有虛像倒立,所有實像正立;
4、要形成虛像,物像在透鏡的相對兩側; 要形成實像,物像在鏡頭的同一側;
5、形成虛像時,物體(尤其是物距)變小,像(指像距和像本身)變大; 或者物體變大而圖像變小。 形成實像時,物(特別是物距)小,像(指像距和像本身)小; 或者物體很大,圖像也很大。
6. 關于兩個特殊點: (1) 焦點(f)處沒有成像。 (2)在雙焦點(2f)處形成大小相等的倒置虛像。
下面的例子解釋了如何使用它。
例1 在借助蠟燭研究凸透鏡成像的實驗中,凸透鏡的焦距為10cm,將點燃的蠟燭放置在距離凸透鏡15cm處,得到清晰的蠟燭像為在凸透鏡另一側的光屏上觀察。 此圖像必須是 ()
A. 倒置放大虛像 B. 倒置縮小虛像
C. 正立放大實像 D. 正立放大虛像
分析:解這道題首先要明白f=10cm,然后知道u=15cm時,f<u<2f時,蠟燭在倍焦距外,倍焦距以內。 虛像都是顛倒的; 放大后的圖像確定在兩倍焦距以內”,綜合對比可知:倒置放大后的虛像。選A。
例2 將蠟燭放在距離凸透鏡20cm的主光軸上,在凸透鏡的另一個左邊屏幕上得到放大的圖像。 如果蠟燭與鏡頭的距離為 8cm,則生成的圖像必須為 ()
A. 縮小 B. 放大 C. 正立 D. 倒立
分析:這道題剛好和例1的思路相反,應該判定為光屏上的虛像,并且虛像要固定在一個焦距之外??,即u>f(20cm >f); 要形成一個放大的圖像,默認應該放大兩倍焦距以內的圖像u<2f(20cm<2f,解f>10cm),所以我們得到10cm<f<20cm。 當蠟燭接透鏡8cm,則u′=12cm,可知u′<2f,u′>f。 那么蠟燭就變成了倍焦距和倍焦距之間的放大倒像。 選擇B、D。
例3 小明用焦距為10cm的放大鏡查看地圖。 地圖和放大鏡之間的距離應該是厘米。 ,然后給朋友拍半身照,你應該(填“增加”或“減少”)相機鏡頭和朋友之間的距離。
分析:用放大鏡看圖,一定是直立的放大圖凸透鏡的成像規律表和口訣,根據任何直立的圖像都是實像,而實像是在一個焦距內確定的,即u<f,所以u<10cm,填“小于”。 用相機拍照的本質是利用凸透鏡成像。 首先要知道,合影中每個人的像很小,而給朋友拍半身照時,朋友的像更大; 其次,相機形成虛像。 因此,在形成虛像時,只有物距變小,像與像距才能變大。 因此,相機鏡頭和這位朋友之間的距離應該縮短。 填寫“減少”。
例4 張強朋友“研究凸透鏡成像”在光具座上的實驗中,當光屏、透鏡和燭焰的相對位置如圖1所示時,光屏上可以得到清晰的圖像。 為了這個判斷,他用的凸透鏡的焦距是()
A. 必須小于16cm
B. 必須在16cm到20cm之間
C.必須大于10cm
D. 必須在 10cm 到 16cm 之間
解析:本題應遵循(1)必須在光幕上形成虛像,如果虛像是在一個焦距以外確定的,則u>f,即32cm>f; (2)在形成虛像時,由題中u=32cm,d=20cm可知,只要物距變大,像距變小,像就變小了。 得到的縮小圖像超出倍焦距的固定縮小圖,即u>2f,即32cm>2f,解為f<16cm; 與圖像的距離d<2f,即20cm<2f,解為f>10cm; (3)綜合分析為10cm<f<16cm。 選擇D。
練習題:
1、拍完肢體照片后,還需要借助同一臺單反再拍一張標準身份證照片,則下列說法正確的是()
A. 讓相機遠離人
B. 相機要離人近
C、單反離人遠一點,同時調整黑框的厚度,使鏡頭靠近膠卷
D. 相機離人近,同時調整黑框厚度,使鏡頭遠離膠卷
2、當物體距凸透鏡20cm處,在光屏上成大小相等的像,則物體距凸透鏡8cm處成的像為()
A. 倒縮小虛像 B. 倒放大虛像
C. 正立放大虛像 D. 正立放大實像
3、在“凸透鏡成像”實驗中,當蠟燭火焰距離透鏡20cm時,在凸透鏡另一側的光屏上觀察到縮小的圖像; 如果蠟燭火焰距離鏡頭15cm,則蠟燭火焰穿過上的鏡頭()
A.一定是縮小的虛像 B.一定是等尺寸的虛像
C. 可能變成放大的虛像 D. 可能變成實像
4、用固定鏡頭焦距的相機給同事拍照時,在膠片上形成清晰的半身像。 如果想換拍腰照,應該( )
A. 相機離朋友較遠,鏡頭前調;
B、相機離朋友較遠,鏡頭向后調整;
C. 相機靠近朋友,鏡頭前調;
D. 相機靠近朋友,鏡頭向后調整;
5、爺爺拿著放大鏡看報紙時,為了看得更大更清楚,應該是()
A.報紙和耳朵不動,放大鏡離報紙遠一點
B. 報紙和耳朵不動,放大鏡離報紙更近
C. 報紙和放大鏡不動,耳朵離報紙更近
D、報紙和放大鏡不動,耳朵離報紙遠一點
參考答案:1.D2.D3.C4.B5.A