凸透鏡成像探究過程復雜,概念諸多,相對較難,但凸透鏡成像規律既是高考常見考點,也是中學階段學習光學的基礎知識探究凸透鏡成像的規律實驗,所以,朋友們要把握基礎知識,深刻理解凸透鏡成像規律,靈活運用凸透鏡成像規律解決問題。
一
按照透鏡對光的作用來解決問題
【例1】放在凸透鏡主光軸上焦點以內的點光源S發出的光,通過凸透鏡后的光路如圖所示,則下述說法正確的是()
A.凸透鏡可以對光起發散作用
B.凸透鏡只對平行于主光軸的光起會聚作用
C.通過凸透鏡后的光是“發散”的,因而凸透鏡對光起發散作用
D.通過凸透鏡后的光“發散”程度比原先小,一直是會聚的一種表現
【解析】光通過透鏡后偏向主光軸為會聚,偏離主光軸為發散。從圖中可以看出光通過凸透鏡后“發散”程度比原先小,說明光是偏向主光軸的,是凸透鏡對光有會聚作用的表現,故凸透鏡對光起會聚作用,選項ABC都是錯誤的;選項D正確。
【答案】D
二
凸透鏡成像規律的實驗探究
【例2】林紅朋友在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中,所選用凸透鏡的焦距為10cm。
(1)組裝實驗器材時探究凸透鏡成像的規律實驗,調節光具座上燭焰、凸透鏡和光屏,使兩者的中心大致在;
(2)燃起蠟燭,凸透鏡不動,調節蠟燭與光屏的位置,如圖所示,燭焰在光屏上成倒立、(選填“放大”“縮小”或“等大”)的虛像,光學儀器中的(選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)是借助此成像規律工作的;
(3)在完成(2)中操作后,林紅朋友若保持蠟燭和光屏的位置不動,將凸透鏡向蠟燭的方向聯通,光屏上(選填“能”或“不能”)再度出現一個清晰的虛像;
(4)實驗時林紅朋友發覺,在觀察光屏上清晰的燭焰像的過程中,隨著蠟燭的燃燒,光屏上的像會向(選填“上”或“下”)聯通;
(5)若將蠟燭聯通到距凸透鏡5cm處時,前后聯通光屏,在光屏上(選填“能”或“不能”)得到燭焰的像,此時凸透鏡成的像是(選填“實”或“虛”)像;
(6)當燭焰通過凸透鏡在光屏上成一虛像時,林紅用不透明的紙堵住透鏡上半部份,則光屏上成(選填“完整”或“不完整”)的像;
(7)當蠟燭距離透鏡很近時,無論如何聯通光屏都找不到像了,林紅撤掉光屏,從(選填“光屏兩側”或“蠟燭兩側”)向透鏡方向看去,可以觀察到燭焰的像。
【解析】(1)為使像呈現在光屏中央,應使蠟焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度;
(2)u=30cm,f=10cm,u>2f,成倒立縮小虛像;拍照機就是應用此規律工作的;
(3)光折射時,光路是可逆的。假如蠟燭和光屏不動,將凸透鏡向蠟燭緊靠,可以使聯通后的物距、像距與聯通前的物距、像距對調,故可以再度在光屏聽到清晰的像;
(4)通過透鏡光心的光,其傳播方向不變,所以當蠟燭燃燒變矮后,其像將向下;
(5)當u=5cm時,u<f,成正立放大實像,實像不能呈現在光屏上;
(6)由于像是所有光經過凸透鏡折射后會聚而成的,所以,假若用紙堵住透鏡上半部份,其下半部份仍然可以成完整的像,只是像會變暗些,由于在像的位置會聚的光變弱了;
(7)當蠟燭距離透鏡很近時,成正立放大實像,且像與物都在物方左側,所以林紅朋友應當在光屏兩側透過凸透鏡觀察燭焰的像。
【答案】
(1)同一高度
(2)縮小/拍照機
(3)能
(4)上
(5)不能/虛
(6)完整
(7)光屏兩側
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