凸透鏡成像是光的折射現象,原理是凸透鏡對光有會聚作用。在凸透鏡成虛像時,物體上某點發出的光經凸透鏡折射后,折射光線相交于一點,該點就是物體上哪個點的像點,同樣道理,物體上其他點發出的光經凸透鏡折射后各自成對應的像點,這種像點共同組成物體完整的像,該像能呈現今光屏上,為虛像。如右圖所示:
在凸透鏡成實像時,物體上某點發出的光經凸透鏡折射后,折射光線不能相交,但折射光線的反向延長線(右圖中的實線)可以相交,交點就是物體上哪個點的實像點,同樣道理,物體上其他點發出的光經凸透鏡折射后各自成對應的實像點,這種像點共同組成物體完整的實像,實像不能呈現今光屏上,可以用耳朵直接觀察。如右圖所示:
習題:在凸透鏡成虛像時,假若用不透明的紙板遮住半個凸透鏡,則光屏上的像會()
A、無變化B、變小C、變殘缺D、變暗
剖析:在成虛像時,所有照射到凸透鏡上的光就會折射到像點,當用紙板遮住半個透鏡時,照射到另一半透鏡上的光依然會折射到像點,所以像的大小及完整性都不會變化,但成像的光少了,所以像會變暗凸透鏡成像規律示意圖,故選D
二、凸透鏡成像實驗
實驗器材有光具座、焦距已知的凸透鏡、蠟燭、光屏和火柴,在實驗前要調整器材的高度,使燭焰中心、透鏡光心和光屏中心在同一高度(三心等高)。
實驗步驟:
1.把蠟燭置于二倍焦距以外,調整光屏到凸透鏡的距離,使燭焰在屏上成清晰的虛像,觀察虛像的大小和正倒,記下物距u和像距v。
2.把蠟燭置于一倍焦距與二倍焦距之間,重復以上操作,進行觀察并記下物距u和相距v.
3.把蠟燭置于一倍焦距以內,調整光屏的位置,看能夠在屏上找到像.假如不能,試著觀察到蠟燭的像,觀察一下是虛像還是實像?并觀察像的大小和正倒.記下物距u。
三、凸透鏡成像規律
1、物體在二倍焦距以外時:成倒立、縮小的虛像,像成在一倍焦距與二倍焦距之間,實例是拍照機。當物體緊靠透鏡時,像遠離透鏡,像會變大,但仍比物體小。像聯通的距離比物聯通的距離小,像聯通的速率比物聯通的速率小,在整個過程中像距仍然大于物距。
照像機:
練習:攝影師給小明照了一張四肢像后,在照半身像之前要將單反(填“靠近”或“遠離”)小明一些,并使鏡頭與底片之間的距離(“增加”或“減少”)一些。
答案:緊靠降低
2、物體在二倍焦距處時:成倒立、等大的虛像,像成在二倍焦距處。像與物的寬度為四倍焦距(4f),該寬度為凸透鏡成虛像時的物像最小寬度。
上圖中,物體在二倍焦距處,像也在二倍焦距處,具體數據:焦距61,物距122,像距122,物像寬度244。我們可以對比下面的兩張圖,發覺不論物體在二倍焦距外還是在二倍焦距內,物像寬度都比244要大。
練習:小明在做凸透鏡成像實驗時,先將燃起的蠟燭和光屏相距40cm固定在光具座上,當他把一個凸透鏡置于蠟燭與光屏的正中間時,光屏上剛好出現清晰的像,則該像為____立、的_____像,他選用的凸透鏡焦距為。
答案:倒等大實10
3、物體在一倍焦距與二倍焦距之間時:成倒立、放大的虛像,像成在二倍焦距以外,實例是投影儀、幻燈機、電影機。當物體緊靠透鏡時,像遠離透鏡,像會變大。像聯通的距離比物聯通的距離大凸透鏡成像規律示意圖,像聯通的速率比物聯通的速率大,在整個過程中像距仍然小于物距。
投影儀:
幻燈機:
影片機:
練習:老師在用投影儀上課時,要想讓幕布上的字大一些,應當使凸透鏡(填“靠近”或“遠離”)投影片一些,并使投影儀與幕布之間的距離(“增加”或“減少”)一些。
答案:緊靠降低
4、物體在焦點處時:我們發覺折射光線是平行的,不能相交,所以不成像。
練習:小明用放大鏡觀察物體,他漸漸使放大鏡遠離物體,當正好看不到物體正立的像時,用刻度尺測出物體到透鏡光心的距離即為該凸透鏡的。
答案:焦距
5、物體在一倍焦距以內時:成正立、放大的實像,像成在物體的同側,實例是放大鏡。當物體緊靠透鏡時,像緊靠透鏡,且像會變小,但仍比物體大。像聯通的距離比物聯通的距離大,像聯通的速率比物聯通的速率大,在整個過程中像距仍然小于物距。
放大鏡:
練習:小明在用放大鏡觀察物體時,假如想讓聽到的像更大一些,他應將放大鏡離物體(“近”或“遠”)一些。
答案:遠