高中數(shù)學(xué)是所有學(xué)科中最有意思的一門學(xué)科如何利用太陽光測凸透鏡的焦距,盡管公覺得很難,然而數(shù)學(xué)有趣且有用。學(xué)生們不但可以從小學(xué)到知識,并且可以學(xué)到最重要的科學(xué)思維方式!這種科學(xué)思維方式才是最重要、并影響一生的真知!有了這種方式就有獨(dú)立思索化學(xué)問題的能力,之后即使遇見困局,也能獨(dú)立解決。
明天,我們科普一下一個小學(xué)數(shù)學(xué)問題。
這個問題就是,你有幾種方式可以測出凸透鏡的焦距?
好多學(xué)生立即會想到小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)校到的兩個方式,一是借助太陽光粗測焦距法;二是借助二倍焦距處物像等大檢測。其實(shí)也有學(xué)生能想出第三種方式:借助平行光照射后會聚的方式,此法類似第一種。之后呢?還有沒有呢?
因?yàn)檫@是一個在高考數(shù)學(xué)中必須用到、偶爾也會單獨(dú)考查的知識點(diǎn),所以,明天我們盡可能多的說出凸透鏡的焦距檢測方式,剛好順便備考一下相關(guān)凸透鏡知識。
實(shí)驗(yàn)檢測凸透鏡焦距的五種方式具體如下:
一、太陽光聚焦法(粗測焦距法):把凸透鏡正對陽光,再把一張紙置于它的另左側(cè),改變透鏡與紙的距離,直到紙上出現(xiàn)的光斑顯得最小、最亮,此光斑所在處即為凸透鏡的焦點(diǎn)。用刻度尺檢測出這個最小、最亮的光斑到凸透鏡的距離如何利用太陽光測凸透鏡的焦距,即為焦距!(借助的數(shù)學(xué)知識是:“平行于主光軸的光線通過凸透鏡后會折射成為過焦點(diǎn)的光線”。太陽光為平行光,通過凸透鏡后會聚于焦點(diǎn)處。該方式偏差較大,只能作為粗測焦距的方式)
二、二倍焦距法:在光具座上一次放置蠟燭、凸透鏡和光屏,之后燃起蠟燭并使蠟燭火焰的中心、凸透鏡的光心、光屏的中心在同一高度,接著調(diào)節(jié)蠟燭火焰到凸透鏡的距離和光屏到凸透鏡的距離,直至光屏上的像與蠟燭火焰等大為止,此時用刻度尺測出物距。物距的一半就等于焦距。(借助的數(shù)學(xué)知識是:當(dāng)物體在二倍焦距處時,其所成的像在二倍焦距處、且成的是倒立、等大、實(shí)像。)
三、平行光源法:將一束平行光順著主光軸方向射到凸透鏡上,在光屏上得到的折射光線相交于一點(diǎn),即焦點(diǎn),測出此點(diǎn)到凸透鏡光心得距離,即為焦距。(該方式類似第一種方式,只不過不再借助太陽光這些平行光源,而是借助人造平行光。)
四、焦點(diǎn)入射法:在凸透鏡的左側(cè)放一個發(fā)光的條狀光源,例如小燈泡,在凸透鏡的另左側(cè)放一光屏,沿主光軸聯(lián)通小燈泡,直至光屏上得到一個與凸透鏡半徑相等的原型光斑為止,測出小燈泡到凸透鏡的距離即為焦距。(此方式雖然是把第三種方式“平行光源法”反過來檢測。借助的物理知識:“過焦點(diǎn)的光線通過凸透鏡后會折射成平行于主光軸的光線”。)
五、焦點(diǎn)不成像法:通過凸透鏡觀看物體,當(dāng)觀察到放大的物體的像時,調(diào)節(jié)物體到凸透鏡的距離,當(dāng)物體從看得見到正好看不見時,測出物體到凸透鏡的距離即為焦距。(該方式借助的數(shù)學(xué)知識是:物體在焦點(diǎn)上時不成像。)
以上五個方式中,第四個方式借助了逆向思維法,想像一下手探照燈就明白了。第五個方式是最有意思的一種現(xiàn)象,任何一位玩過放大鏡的同事們都應(yīng)當(dāng)發(fā)覺過此現(xiàn)象。當(dāng)我們拿著放大鏡看物體時,讓凸透鏡距離物體由近及遠(yuǎn)時,都會發(fā)覺物體的像先正立變大、然后顯得模糊消失、然后倒立變小!而且極少有人曉得,那種模糊的位置恰恰正是焦點(diǎn)的位置!
青少年同學(xué)們,數(shù)學(xué)知識有趣且有用,養(yǎng)隔閡物思理的習(xí)慣吧,為了美好的未來,加油!