凸透鏡成像規(guī)律與運(yùn)用

解答凸透鏡成像的問(wèn)題時(shí)，很多同學(xué)常感到無(wú)從下手，且容易混淆物距、像距的范圍及像的大小變化.要解決這些疑難，同學(xué)們需要記憶理解凸透鏡成像規(guī)律.

為此首先應(yīng)明確：凸透鏡成像的性質(zhì)（實(shí)虛、大小、正倒）在物距的三個(gè)區(qū)域兩個(gè)分界點(diǎn)上各有其規(guī)律. 三個(gè)區(qū)域即一倍焦距內(nèi)（u＜r）一倍焦距到二倍焦距之間（r＜u＜2f）；二倍焦距以外（u＞2f）. 兩個(gè)分界點(diǎn)即焦點(diǎn)（f）和二倍焦距點(diǎn)（2r). 現(xiàn)再將課本中“凸透鏡成像規(guī)律表”概括為如下的要領(lǐng)（以便于記憶、理解）：

1.一倍焦距內(nèi)外定虛實(shí)；

2.二倍焦距內(nèi)外定大??；

3.凡是實(shí)像都倒立，凡是虛像都正立；

4.成實(shí)像，物與像在透鏡的異側(cè)；成虛像，物與像在透鏡的同側(cè)；

5.成實(shí)像時(shí)，物（特指物距）變小，像（指像距和像本身）變大；或物變大像變小。成虛像時(shí)，物（特指物距）小，像（指像距和像本身）??；或物大像大.

6.兩個(gè)特殊點(diǎn)上：（1）焦點(diǎn)（f）處不成像. （2）二倍焦點(diǎn)（2f）處成等大倒立的實(shí)像.

下面舉例題析解，說(shuō)明怎樣運(yùn)用.

例1 在利用蠟燭研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，凸透鏡的焦距是10 cm，點(diǎn)燃的蠟燭放在凸透鏡15 cm處，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上觀察到了蠟燭清晰的像. 這個(gè)像一定是（）

A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像

C.正立、放大的虛像D.正立、放大的實(shí)像

解析：解本題，首先應(yīng)明白 f=10 cm，其次知道 u=15 cm時(shí)，當(dāng)f＜u＜2f，故蠟燭在一倍焦距以外和二倍焦距以內(nèi). 所以根據(jù)“一倍焦距以外定實(shí)像，凡是實(shí)像都倒立；二倍焦距以內(nèi)定放大的像”，綜合比較可知：成倒立、放大的實(shí)像. 選A.

例2 將蠟燭放在離凸透鏡20 cm的主光軸上，在凸透鏡的另一側(cè)光屏上得到放大的像，若把蠟燭向透鏡方向移動(dòng)8 cm，則所成的像一定是（）

A.縮小的B.放大的C.正立的D.倒立的

解析：該題與例1思路恰巧相反，應(yīng)根據(jù)在光屏上一定成實(shí)像，一倍焦距以外定實(shí)像，即u＞f（20 cm＞f）；而成放大的像，二倍焦距以內(nèi)定放大的像，即u＜2f（20 cm＜2f，解得f＞10 cm），故得到10 cm＜f＜20 cm. 當(dāng)把蠟燭向透鏡方向移動(dòng)8cm，則u′=12 cm，可知，u′＜2f，和u′＞f. 則蠟燭在二倍焦距與一倍焦距之間成放大的、倒立的像. 選B、D.

例3 小明同學(xué)用焦距為10 cm的放大鏡去查看地圖，地圖與放大鏡的距離應(yīng)該__________10 cm.（填“大于”、“小于”或“等于”）. 而當(dāng)攝影師給全班同學(xué)照完集體相后，又接著給一個(gè)同學(xué)照半身相，就應(yīng)該________（填“增大”或“減小”）照相機(jī)鏡頭和這個(gè)同學(xué)的距離.

解析：用放大鏡去查看地圖，必須是正立的放大的像，根據(jù)凡是正立的都是虛像，且一倍焦距以內(nèi)定虛像，即u＜f，故u＜10 cm，填“小于”. 用照相機(jī)照相，實(shí)質(zhì)是凸透鏡成像的利用，首先應(yīng)知道照集體相每個(gè)人的像很小，而給一個(gè)同學(xué)照半身相時(shí)，這個(gè)同學(xué)的像又較大；其次，照相機(jī)成實(shí)像，故根據(jù)成實(shí)像時(shí)，只有物距變小，像及像距才能變大. 所以應(yīng)該減小照相機(jī)鏡頭和這個(gè)同學(xué)的距離. 填“減小”.

例4 張強(qiáng)同學(xué)在光具座上做“研究凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)光屏、透鏡及燭焰的相對(duì)位置如圖1所示時(shí)，恰能在光屏上得到一個(gè)清晰的像. 由此判斷，他所用凸透鏡的焦距（）

A.一定大于16 cm

B.一定在16 cm到20 cm之間

C.一定小于10 cm

D.一定在10 cm到16 cm之間

解析：該題應(yīng)根據(jù)（1）在光屏上一定成實(shí)像，一倍焦距以外定實(shí)像，則u＞f即32cm＞f；（2）成實(shí)像時(shí)，由題可知u=32 cm，d=20 cm，只要物距變大，像距變小，像才變小. 而成縮小的像是二倍焦距以外定縮小的像， 即u＞2f，即32 cm＞2f，解得f＜16 cm；而像距d＜2f，即20 cm＜2f，解得f＞10 cm；（3）綜合分析則10 cm＜f＜16 cm. 選D.

練習(xí)題：

1.照完一張全身照片后，還要利用同一架相機(jī)再照一張標(biāo)準(zhǔn)身份證照片，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.照相機(jī)遠(yuǎn)離人即可

B.照相機(jī)靠近人即可

C.相機(jī)遠(yuǎn)離人，同時(shí)調(diào)節(jié)暗箱的長(zhǎng)度，使鏡頭靠近膠片

D.照相機(jī)靠近人，同時(shí)調(diào)節(jié)暗箱的長(zhǎng)度，使鏡頭遠(yuǎn)離膠片

2.物體距凸透鏡20 cm處時(shí)，在光屏上成等大的像，則物體在距凸透鏡8 cm處所成的像是（）

A.倒立縮小的實(shí)像B.倒立放大的實(shí)像

C.正立放大的實(shí)像D.正立放大的虛像

3.在做“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，燭焰到透鏡的距離為20 cm時(shí)，在凸透鏡另一側(cè)光屏上觀察到一個(gè)縮小的像；如果燭焰離透鏡15 cm時(shí)，那么燭焰經(jīng)過(guò)透鏡在光屏上（）

A.一定成縮小的實(shí)像B.一定成等大的實(shí)像

C.可能成放大的實(shí)像D.可能成虛像

4.用鏡頭焦距不變的照相機(jī)給某同學(xué)拍照時(shí)，底片上成一清晰的半身相，現(xiàn)要改拍全身相，則應(yīng)該（）

A.照相機(jī)遠(yuǎn)離該同學(xué)，鏡頭向前調(diào)節(jié)；

B.照相機(jī)遠(yuǎn)離該同學(xué)，鏡頭向后調(diào)節(jié)；

C.照相機(jī)靠近該同學(xué)，鏡頭向前調(diào)節(jié)；

D.照相機(jī)靠近該同學(xué)，鏡頭向后調(diào)節(jié)；

5.老奶奶用放大鏡看報(bào)紙時(shí)，為了看到更大的清晰的像，應(yīng)是（）

A.報(bào)紙與眼睛不動(dòng)，放大鏡離報(bào)紙遠(yuǎn)一些

B.報(bào)紙與眼睛不動(dòng)，放大鏡離報(bào)紙近一些

C.報(bào)紙與放大鏡不動(dòng)，眼睛離報(bào)紙近一些

D.報(bào)紙與放大鏡不動(dòng)，眼睛離報(bào)紙遠(yuǎn)一些

參考答案：1.D2.D3.C4.B5.A