探究凸透鏡成像規(guī)律

隨著人們生活水平不斷提高，凸透鏡的應(yīng)用越來越廣泛，從普通的放大鏡、老花眼鏡到高檔的數(shù)碼相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等，凸透鏡成像及其應(yīng)用是初中物理光學(xué)的重點和難點，為此，結(jié)合這一部分知識特點給大家進(jìn)行如下闡述

一、凸透鏡成像實驗探究

1，實驗準(zhǔn)備

(1)實驗器材的準(zhǔn)備

不同焦距的凸透鏡、光屏、蠟燭、光具座、火柴，

(2)實驗技能的準(zhǔn)備

能分辨凸透鏡、凹透鏡；會讀和會估測凸透鏡焦距；知道焦距用廠表示；知道物距是物體(蠟燭)到凸透鏡的距離，用“表示：知道像距是像(光屏)到凸透鏡的距離，用v表示；能設(shè)計實驗記錄表格。

2 實驗過程的探究

(1)觀察凸透鏡焦距，將凸透鏡固定在光具座上，將點燃的蠟燭和光屏分別放置在凸透鏡兩側(cè)，調(diào)整三者中心高度大致相等，調(diào)節(jié)蠟燭到凸透鏡的距離，使其分別大于、等于凸透鏡的二倍焦距、大于一倍焦距小于二倍焦距，同時移動光屏，直到在光屏上得到倒立、清晰的像，并記下像的性質(zhì)，

(2)移動蠟燭，使其到凸透鏡的距離等于一倍焦距，同時調(diào)節(jié)光屏，發(fā)現(xiàn)不能在光屏上得到像，透過凸透鏡在蠟燭的同側(cè)，也不能看到像。

(3)移動蠟燭，使其到凸透鏡的距離小于一倍焦距，無論怎樣調(diào)節(jié)光屏，都不能在光屏上得到蠟燭的像，這時如果透過凸透鏡，會在蠟燭的同側(cè)，發(fā)現(xiàn)有一正立、放大的像，同時記下像的性質(zhì)。

3 凸透鏡成像規(guī)律總結(jié)

(1)在光學(xué)中，由實際光線會聚成的像稱之為實像，能用光屏承接；反之則稱為虛像，只能由眼睛感覺。

(2)實像和物(蠟燭)在凸透鏡的異側(cè)；虛像和物(蠟燭)在凸透鏡的同側(cè)，

(3)凸透鏡所成實像都是倒立的，所成虛像都是正立的。

(4)實像和虛像分界點在一倍焦距處：放大像和縮小像分界點在二倍焦距處，

(5)凸透鏡成放大的像有實像和虛像：成縮小的像，只有實像。

(6)如成實像，物距越大，像距越小，實像越??；物距越小，像距越大，實像越大，如成虛像，物距越小，虛像越?。晃锞嘣酱?，虛像越大，

(7)使用點燃的蠟燭作為物體。是由于蠟燭是發(fā)光體，所成的像清晰，若將凸透鏡用黑紙蒙上一部分(或損壞一部分)，成像性質(zhì)、大小不變，只是由于透光少。亮度變暗。

二、凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用

三、凸透鏡成像實驗的注意點

在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗時，要注意以下幾個問題：

1 光屏和物(蠟燭)必須在凸透鏡異側(cè)。

2 凸透鏡、光屏和物(蠟燭)必須在同一直線上(如使用光具座，已固定在同一直線上)，同時要調(diào)節(jié)凸透鏡的中心、光屏的中心和燭焰大致在同一高度上。

3 光具座長度必須滿足大于四倍焦距。

四、凸透鏡在光屏上不能成像的原因分析

物體透過凸透鏡不能在光屏上成像，其原因可能是：

1 物距小于l倍焦距(成虛像，不能用光屏承接)。

2 物距等于1倍焦距(既不成實像，也不成虛像)。

3 光具座長度小于凸透鏡的4倍焦距(物、像之間距離，必須大于或等于4倍焦距，否則在光屏上不能得到清晰的實像)。

4 物體、凸透鏡、光屏三者中心不在同一高度。

5 物體、凸透鏡、光屏三者不在同一直線上。

五、例題解析

例1在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中

(1)王軒同學(xué)按計劃將蠟燭依次置于下圖中的a、b、c、d、e五點進(jìn)行探究，在蠟燭置于 點時，在光屏上能得到清晰放大的像，機(jī)就是利用這一成像特點制成的。

(2)為滿足教學(xué)需要，張老師自制一個“平行光源”，如下圖所示，在一個開有縫的紙罩扎住的圓筒里安有凸透鏡和可前后移動的燈泡，調(diào)節(jié)燈泡，當(dāng)燈泡的燈絲處在凸透鏡的——位置時，從細(xì)縫中射出的光才會是平行光。

解析根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，當(dāng)蠟燭處在凸透鏡1f和2f之間時，在光屏上成一個倒立、放大的實像，投影儀、幻燈機(jī)、放映機(jī)等就是利用這一原理工作的；從凸透鏡焦點發(fā)生的光線經(jīng)凸透鏡折射后，均平行于主光軸，故應(yīng)將燈泡的燈絲放在凸透鏡的焦點上。

答 (1)c 幻燈(投影、放映)(2)焦點

例2小明自制了一個簡易投影儀(如下圖所示)，在暗室中將印有奧運(yùn)五環(huán)(紅、黃、藍(lán)、綠、黑五色環(huán))標(biāo)志的透明膠片，貼在發(fā)白光的手電筒上，并正對著焦距為10cm的凸透鏡，調(diào)整手電筒、凸透鏡、白色墻壁之間的位置，在墻上得到一個清晰正立、放大的像，下列說法錯誤的是( )。

A 手電筒與凸透鏡距離應(yīng)小于10cm，且膠片應(yīng)正立放置

B 手電筒與凸透鏡距離大于10cm，且膠片應(yīng)倒立放置

C 能從不同角度看到墻上五環(huán)標(biāo)志的像，是因為光在墻面上發(fā)生的漫發(fā)射

D 將白色的墻上蒙上一層紅布，可以看到奧運(yùn)標(biāo)志的像中五環(huán)的顏色只有紅色和黑色

解析在光屏上得到的像一定是實像。即膠片成的像是一個放大的實像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，膠片應(yīng)在凸透鏡1f與2f之間，從各個方向均能看到標(biāo)志，說明反射光向各個方向傳播，即發(fā)生了漫反射，由于不透明體的顏色由它反射的色光顏色決定的，因此當(dāng)五色環(huán)照射到紅布上時。只能反射紅光，其他均為黑色，所以正確選項為A。