先從一道例題說起吧
究竟成幾次像呢?
這取決于蠟燭和光屏之間的距離與凸透鏡焦距之間的關系。
這兒涉及到一個知識點——有點難度的規(guī)律:
凸透鏡成虛像時,物和像的最短距離為4f。
即:u+v≥4f。
這個規(guī)律是如何來的呢?接出來我們用兩種方式證明一下:
【方法一】
設物體在2F處,則像一定在2F處。如右圖所示。
此時,物體和像之間的距離為4f。
假如把蠟燭往右聯通1cm,則像往右聯通的距離一定小于1cm(理由:在F--2F之間的速率較慢,2F之外的速率較快)
所以物體和像之間的距離將小于4f。
假如把蠟燭向左聯通1cm,則像向左聯通的距離一定大于1cm,則物體和像之間的距離也將小于4f。
假如蠟燭向左或往右聯通1mm,推論照樣創(chuàng)立。
故,當蠟燭坐落2F處時,物體和像之間的距離最短,為4f,
所以,凸透鏡成虛像時凸透鏡成像的規(guī)律筆記,有u+v≥4f創(chuàng)立。
【方法二】
如右圖,當焦距為f的凸透鏡成虛像時,我們設物距為u,物體和像之間的距離為L,則像距可以表示為L-u。
這兒得用到透鏡公式(透鏡公式反映了物距、像距和焦距之間的定量關系,現今直接使用)
則像距v=L-u,得:
化簡凸透鏡成像的規(guī)律筆記,得:
整理,得下式:
此關于u的二元一次多項式有解,則△≥0。
即:
可得:
即:
所以:
所以:物體和光屏(像)之間的最短距離為4f。
如今,我們可以回答這道例題提出的問題了:
光屏上出現幾次像取決于蠟燭和光屏之間的距離。
1、如果蠟燭和光屏之間的距離>4f,則可能成兩次像(一次倒立放大的虛像,一次倒立縮小的虛像)。
2、如果蠟燭和光屏之間的距離=4f,則可能成一次像(倒立等大的虛像)。
3、如果蠟燭和光屏之間的距離<4f,則光屏上不可能有像。
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第一章機械運動
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