化學實驗時,有時須要測凸透鏡的焦距。中學生在做凸透鏡成像的實驗之前,也須要曉得凸透鏡的焦距,怎么檢測凸透鏡的焦距?明天王老師給你們介紹幾種比較直接且可操作性較強的檢測方式,絕對干貨趕快收藏。
基本知識
凸透鏡的幾個術語:
(1)光心(O):凸透鏡的中心,主光軸上特殊的點探究凸透鏡成像的規律實驗,通過這個點的光傳播方向不變。
(2)主光軸:通過兩個球面球心的直線稱為主光軸。
(3)焦點(F):凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚于主光軸上一點,這個點叫作焦點。
(4)焦距(f):焦點到光心的距離叫作焦距。
常見幾種檢測焦距的方式及例題剖析
1.按照焦點、焦距定義,借助太陽光測焦距
例1、如圖所示是探究“凸透鏡成像規律”的實驗裝置:
讓凸透鏡正對著太陽,得到圖甲所示的光路圖,可知凸透鏡對光線有作用,其焦距為cm。
解析由于凸透鏡對光線有會聚作用,所以,將凸透鏡正對著太陽光,在背后放一張白紙(光屏),調整光屏的位置,直至白紙上會出現一個最亮、最小的光斑,測出凸透鏡到白紙上光斑的距離,即為焦距。借助刻度尺檢測厚度時,為了讓結果更精確,須要估讀。
答案會聚11.0
2.按照成像特性,借助較遠處物體成像,簡略得出焦距
例2、如果不借助太陽,借助遠處的物體成像,也可以簡略得出焦距。當u?10f時,物體所成像的位置近似在焦點處,像距近似等于焦距
3.按照成像規律u=2f時成倒立等大虛像,借助光具座檢測
例3、某同事用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像規律”的實驗,裝置如圖所示.
實驗過程中,當燭焰距凸透鏡20cm時,聯通光屏至某一位置,能在光屏上得到一個等大清晰的像,則該凸透鏡的焦距是cm.
解析按照成像規律,實驗中既然觀察到光屏上出現等大清晰的像,可以得出u=2f,由題可知u=20cm,所以f=10cm.提示:為了更確切地判定出等大清晰的像,實驗中光源應用規則排列的發光晶閘管,光屏用同樣的規則排列的方格。
答案10cm
4.依據光路可逆,借助光具座檢測焦距
例4、如圖實驗中,假如左右聯通光屏,發覺光屏上總是有一個方形光斑,但是光斑的大小不變,則可以得出推論。
解析左右聯通光屏時,光屏上只有一個矩形光斑,但是光斑的大小不變,說明經過凸透鏡傳播到光屏上的光是平行光,只有光源在焦點處時,光源發出的光經過凸透鏡,能夠產生平行光,原理是光路可逆。所以,此時,光源到凸透鏡的距離就是焦距。
答案凸透鏡的焦距為15cm
5.基本方式:圖象法
在探究凸透鏡成像規律的實驗中,須要搜集數據,通過數據或由數據勾畫成的圖象,可以搜集信息,得到凸透鏡焦距的大小。
例5、某班朋友在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中,記錄并勾畫了像到凸透鏡的距離v跟物體到凸透鏡的距離u之間關系的圖象,如圖所示,下述判定正確的是
A.該凸透鏡的焦距是16cm
B.當u=12cm時,在光屏上能得到一個縮小的像
C.當u=20cm時成放大的像.投影儀就是按照這一原理制成的
D.把物體從距凸透鏡12cm處聯通到24cm處的過程中,像逐步變小
解析圖象題的關鍵是從圖象中搜集有效信息解決問題。按照凸透鏡成像規律探究凸透鏡成像的規律實驗,當物距u=v時,凸透鏡成倒立等大虛像,此時u=2f,由圖象可知:當u=16cm時,存在u=v,則此時u=2f,即f=8cm。
答案D
6.不方程關系求解焦距范圍
例6、小明有光具座上探究凸透鏡成像的規律。他將燃起的蠟燭、凸透鏡、分別固定在光具座上,再聯通光屏,可在光屏上得到一個清晰的蠟燭的像,各器件位置如圖所示。則所用凸透鏡的焦距可能為
A.9cmB.12cmC.15cmD.18cm
解析光屏上出現像時,可以按照物距和像距的大小關系判定像是放大還是縮小,由于物距小于像距,所以,成縮小的像,可以得出推論:u﹥2f,按照圖象可以讀出物距是30cm,所以f﹤15cm,同時,像距f〈v〈2f,按照圖象可讀出像距是20cm,得到,10cm〈f〈15cm。
答案B
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