用同一個凸透鏡觀察遠處的景物,成倒立、縮小的虛像。
可見,像的虛實、大小、正倒跟物體離凸透鏡的距離(物距)有關系。
像的虛實、大小、正倒跟物距有哪些關系呢?
探究凸透鏡成像規律
設計實驗
我們可以把物體放到距凸透鏡較遠的地方,之后逐步移近,觀察成像情況。我們可以觀察物距等于、大于或大于一倍焦距、二倍焦距……時,物體成像的情況。
實驗步驟
用一支蠟燭作為發光物體,一塊黑色的硬紙板作為光屏,研究燭焰的成像情況。
①組裝實驗裝置,將燭焰中心、凸透鏡中心和光屏中心調整到同一高度,確保成像在光屏中心。
②將凸透鏡固定在光具座中間某刻度處,把蠟燭置于較遠處,使物距u>2f,調整光屏到凸透鏡的距離,使燭焰在光屏上成清晰的虛像。觀察虛像的大小和正倒。
③把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,仍使u>2f,仿造步驟②再做一次實驗,觀察虛像的大小和正倒。
④把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,使u=2f,調整光屏到凸透鏡的距離,使燭焰在光屏上成清晰的虛像。觀察虛像的大小和正倒。
⑤把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,使f<u<2f,調整光屏到凸透鏡的距離,使燭焰在光屏上成清晰的虛像。觀察虛像的大小和正倒。
⑥把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,仍使f<u<2f,仿造步驟⑤再做一次實驗,觀察虛像的大小和正倒。
⑦把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,使u=f,觀察能夠成像。
⑧把蠟燭向凸透鏡移近,改變物距u,使u<f,在光屏上不能得到蠟燭的像凸透鏡成像規律記憶圖,此時成實像凸透鏡成像規律記憶圖,應從光屏這側向透鏡里觀察蠟燭的像,觀察實像的大小和正倒。
來吧,點擊下邊視頻查看探究過程
視頻《探究凸透鏡成像的規律》
剖析與論證
按照前面的探究活動,可以歸納出如下推論:
①當u>2f時,f<v<2f,成倒立、縮小的虛像,物像在透鏡后側,應用:拍照機、攝像機、攝像頭
②當u=2f時,v=2f,成倒立、等大的虛像,物像在透鏡后側,二倍焦距點是放大和縮小虛像的分界點,應用:測焦距
③當f<u<2f時,v>2f,成倒立、放大的虛像,物像在透鏡后側,應用:幻燈機、投影儀、電影放映機
④當u=f時,不成像,焦點是虛像和實像的分界點
⑤當u<f時,光屏上不成像,在物體同側成正立、放大的實像,物像在透鏡同側,應用:放大鏡
⑥成虛像時:物距降低,像距變大,像變大;物距減小,像距降低,像變小。
記憶口訣
一倍焦距分虛實;
二倍焦距分大小;
二倍焦距物像等;
虛像總是異側倒;
實像總是同側正;
物近像遠像變大;
物遠像近像變小;
像的大小像距定;
像兒跟隨物體跑。
下邊的視頻是借助“一字屏”代替蠟燭作為光源來探究凸透鏡成像規律,十分值得一看
視頻《探究凸透鏡成像的規律》
練一練
1、(1)如圖所示,把燃起的蠟燭置于處,光屏上出現縮小的像,把燃起的蠟燭置于處,光屏上出現放大的像;置于處時,光屏上不會成像。
(2)在物距不斷減少的過程中,像距不斷,像的大小不斷;當物距大于時,無論如何聯通光屏,都不能在光屏上得到燭焰的像。
2、已知凸透鏡的焦距為10cm,物體離凸透鏡的距離為15cm,所成的像是(選填“正立”或“倒立”)、(選填“放大”、“等大”或“縮小”)的(選填“實”或“虛”)像。
3、小致朋友做“探究凸透鏡成像的規律”實驗,請回答以下問題:
(1)如圖甲所示,讓太陽光正對著凸透鏡照射,把光屏放在另左側。改變光屏與凸透鏡間的距離,直至光屏上出現一個最小最亮的光斑,測得凸透鏡的焦距是cm.
(2)實驗前,應使燭焰、透鏡、光屏兩者的中心在,目的是;
(3)實驗時,當燭焰、凸透鏡、光屏處于如圖乙所示的位置時,恰能在光屏上得到一個清晰的倒立、(放大/縮小)的虛像(光屏上像未畫出),(填光學儀器名稱)就是借助這一成像規律工作的;
(4)接出來將蠟燭向凸透鏡方向聯通,若要在光屏上能夠得到清晰的像,應將光屏(選填“靠近”或“遠離”)凸透鏡;
(5)在光屏上得到清晰的像以后,保持透鏡的位置不動,只將蠟燭和光屏的位置互換,光屏上會(會/不會)再度出現清晰的像。
4、如圖所示,若要使像成在光屏中心,可將光屏(選填“向上”或“向下”)調整;或則將透鏡(選填“向上”或“向下”)調整;或則將蠟燭(選填“向上”或“向下”)調整。
5、在做“探究凸透鏡成像的規律”實驗時,將燃起的蠟燭順著光具座,從凸透鏡二倍焦距以外的位置向二倍焦距位置聯通,在此過程中,像的大小(選填“變大”、“不變”或“變小”),像距(選填“變大”、“不變”或“變小”),蠟燭聯通的速率(選填“大于”、“等于”或“小于”)像聯通的速率;從凸透鏡二倍焦距的位置向焦點聯通,在此過程中,像的大小(選填“變大”、“不變”或“變小”),像距(選填“變大”、“不變”或“變小”),蠟燭聯通的速率(選填“大于”、“等于”或“小于”)像聯通的速率。
6、把幻kt板置于教學用的幻燈機上,假如要使屏幕上得到更大的清晰的像,應使幻燈機(選填“遠離”或“靠近”)屏幕,并使透鏡向(選填“上”或“下”)聯通。
7、用照像機拍攝集體照時,人站好后攝影師發覺有些人沒有步入畫面,此時應將照像機(選填“遠離”或“靠近”)人一些,并將鏡頭(選填“前伸”或“后縮”)一些。
8、在使用放大鏡觀察數學書上的文字時,為使字更大一些,應將放大鏡(選填“遠離”或“靠近”)數學書一些。
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