認(rèn)識(shí)凸透鏡焦距的測(cè)量方法

崔勝春

在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，凸透鏡住距的測(cè)量是美鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，凸透鏡的焦距就是焦點(diǎn)到光心的距離，如何能快速準(zhǔn)確地找到凸透鏡的焦點(diǎn)，測(cè)出凸透鏡的焦距呢？

太陽(yáng)光粗測(cè)焦距

測(cè)量凸透鏡焦距比較簡(jiǎn)單的方法就是太陽(yáng)光聚焦法，原理是平行于主光軸的光經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后會(huì)會(huì)聚在主光軸上的一點(diǎn)，即焦點(diǎn)處，具體做法是：如圖1，拿一個(gè)凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光，把一張紙放在它的另一側(cè)，讓凸透鏡在陽(yáng)光下來(lái)回移動(dòng)（或來(lái)回移動(dòng)紙），直到在紙上得到最小、最亮的光斑，用刻度尺量出光斑到凸透鏡之間的距離，就是這個(gè)凸透鏡的焦距，此方法在操作時(shí)應(yīng)該注意兩點(diǎn)：（1）一定使凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光，也就是太陽(yáng)光平行于主光軸；（2）仔細(xì)調(diào)節(jié)紙片與透鏡的距離，直到紙上得到的光斑最小、最亮。

例1，如圖2所示，一束平行光經(jīng)過(guò)凸透鏡后，在光屏上得到一個(gè)最小、最亮的光斑，由此可知，凸透鏡對(duì)光有____作用，它的焦距是____cm。

解析：平行光經(jīng)凸透鏡后會(huì)會(huì)聚到一點(diǎn)，說(shuō)明凸透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用；由于平行光是平行于凸透鏡的主光軸射入的，因此，在光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦距為40cm-30cm=10cm。

答案：會(huì)聚，10

若沒(méi)有平行光，也可以利用白熾燈粗略地測(cè)量出焦距，因?yàn)楫?dāng)點(diǎn)光源離凸透鏡很遠(yuǎn)時(shí)，光源射出的到凸透鏡的光線可以近似地看成平行光，

2倍焦距成像法測(cè)焦距

2倍焦距成像法測(cè)焦距的原理是當(dāng)u=v=2f時(shí)，凸透鏡成倒立、等大的實(shí)像，如圖3，具體做法是：在光具座上依次放置蠟燭、凸透鏡和光屏，點(diǎn)燃蠟燭，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度，調(diào)節(jié)燭焰到凸透鏡的距離和光屏到凸透鏡的距離。直到光屏上的像與燭焰等大為止，此時(shí)燭焰到凸透鏡的距離和光屏到凸透鏡的距離均為2倍焦距，這是實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到測(cè)量凸透鏡焦距的方法。

例2，某班同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v跟物體到凸透鏡的距離u之間的關(guān)系圖，如圖4所示，下列判斷正確的是（ ）。

A.該凸透鏡的焦距是16cm

B.當(dāng)u=12cm時(shí)，在光屏上能得到一個(gè)縮小的像

C.當(dāng)u=20cm時(shí)成放大的像，投影儀就是根據(jù)這一原理制成的

D.把物體從距凸透鏡12cm處移動(dòng)到24cm處的過(guò)程中，像逐漸變小

解析：由圖4可知，當(dāng)u=v=16cm時(shí)，物體剛好處在2倍焦距處，故焦距為8cm，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)u=12cm時(shí)，可知f2f，此時(shí)成倒立、縮小的實(shí)像，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體從距透鏡12cm向24cm移動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，成實(shí)像時(shí)，物遠(yuǎn)像近像變小，選項(xiàng)D正確。

答案：D

放大鏡成像法測(cè)焦距

放大鏡成像法測(cè)焦距的原理是物體放在焦點(diǎn)處不能成像，具體做法是：把放大鏡放在課本上，使放大鏡逐漸遠(yuǎn)離課本，當(dāng)課本上的字剛剛看不到時(shí)，此時(shí)放大鏡到課本的距離就是凸透鏡的焦距，也可以利用燈泡的燈絲為物進(jìn)行測(cè)量，先使凸透鏡與小燈泡緊靠，透過(guò)凸透鏡觀看燈泡里的燈絲，并逐漸增大凸透鏡與燈泡之間的距離，從看得見(jiàn)到剛好看不見(jiàn)時(shí)，測(cè)出凸透鏡與燈絲之間的距離即為焦距。

焦點(diǎn)入射法測(cè)焦距

焦點(diǎn)入射法測(cè)焦距的原理是從焦點(diǎn)發(fā)出的光，經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后平行于主光軸，具體做法是：在凸透鏡的一側(cè)放一光屏，另一側(cè)放一個(gè)發(fā)光的小燈泡，沿主光軸移動(dòng)小燈泡，直到光屏上得到一個(gè)與透鏡直徑相等的圓形光斑為止，如圖5，測(cè)出小燈泡到凸透鏡的距離即為焦距。

責(zé)任編輯：程哲