透鏡奧秘知多少

付玉梅

西漢年間，《淮南萬(wàn)畢術(shù)》中記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則生火，”為什么冰透鏡對(duì)著太陽(yáng)能聚光使艾絨起火？今天我們一起來(lái)探索透鏡的奧秘。

認(rèn)識(shí)透鏡

中間厚、邊緣薄的透鏡是凸透鏡，凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，中間薄、邊緣厚的透鏡是凹透鏡，凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，

過(guò)透鏡的光線有三條特殊光線，如表1所示，凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用

掌握了以上凸透鏡成像的規(guī)律。我們還要了解其四大主要應(yīng)用。

1.照相機(jī)

來(lái)自物體的光經(jīng)過(guò)照相機(jī)鏡頭后，在膠片上會(huì)聚成被攝物體的像，照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，膠片相當(dāng)于光屏，照相機(jī)的成像特點(diǎn)是：

（1）照相機(jī)成倒立、縮小的實(shí)像，

（2）像距小于物距，

（3）像與物位于凸透鏡的兩側(cè)，

例1如圖2所示，早期照相館里攝影師取景時(shí)看到的像是倒立的，有幾位同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象展開(kāi)了討論：

甲：將照相機(jī)靠近兩位照相的人，可以看到兩位照相人的全身像。

乙：調(diào)整相機(jī)和兩位照相人之間的距離。人像變小時(shí)，應(yīng)減小相機(jī)鏡頭和膠片之間的距離。

丙：要使人像更亮，必須在兩位照相人的身后進(jìn)行“補(bǔ)光”。

?。含F(xiàn)在的相機(jī)利用光學(xué)或電子技術(shù)，把倒立的像轉(zhuǎn)變成正立的，便于觀察。

這些說(shuō)法正確的是（）

A，甲與乙 B，甲與丙

C，乙與丁 D，丙與丁

解析：要照全身像，應(yīng)使像變小，則必須使物距變大，所以應(yīng)增大相機(jī)和兩位照相人之間的距離：物距增大后，像距變小，由此可知，甲錯(cuò)，乙對(duì)，像是人反射的光進(jìn)入鏡頭折射形成的，為了讓像更亮，應(yīng)該讓人反射更多的光，則應(yīng)該在兩位照相人的前面進(jìn)行“補(bǔ)光”，丙錯(cuò)，現(xiàn)在的照相機(jī)利用光學(xué)或電子技術(shù)，把倒立的像轉(zhuǎn)變成正立的，這樣便于觀察，丁對(duì)。

答案：C

2.投影儀

投影儀（幻燈機(jī)）的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，屏幕相當(dāng)于光屏，其成像特點(diǎn)是：把投影儀上的平面鏡取下，投影片放到載物臺(tái)上，調(diào)節(jié)鏡頭，在天花板上就能得到投影片上圖案清晰的像。投影儀的成像特點(diǎn)是：

（1）投影儀成倒立、放大的實(shí)像，

（2）像距大于物距，

（3）像與物位于凸透鏡的兩側(cè)，

例2放映幻燈機(jī)時(shí)，要想獲得更大的像，應(yīng)該采?。ǎ?/p>

A，換上大屏幕

B，增大屏幕到鏡頭的距離，同時(shí)減小幻燈片與鏡頭的距離

C，增大幻燈片到鏡頭的距離

D，減小屏幕到幻燈機(jī)的距離，同時(shí)增大幻燈片與鏡頭的距離

解析：屏幕上的像的大小不取決于屏幕的大小，而取決于物距和像距，要使像更大一些，要減小物距，增大像距，所以要增大屏幕到鏡頭的距離，同時(shí)減小幻燈片與鏡頭的距離，故B說(shuō)法正確。

答案：B

3.放大鏡

放大鏡的成像特點(diǎn)是：

（1）成正立、放大的虛像，

（2）物距小于像距，

（3）像與物位于凸透鏡的同側(cè)，

例3透過(guò)晶瑩剔透的露珠，我們可以更清楚地看到樹(shù)葉放大的“葉脈”。這是利用了____（填“放大鏡”“投影儀”或“照相機(jī)”）的原理，看到的“葉脈”是____（填“實(shí)”或“虛”）像。

解析：露珠中間厚，邊緣薄，形成一個(gè)水凸透鏡，葉脈在水凸透鏡的1倍焦距以?xún)?nèi)，成正立、放大的虛像，和放大鏡的原理相同，

答案：放大鏡__虛

4.測(cè)焦距

凸透鏡的焦距是研究凸透鏡成像特點(diǎn)的核心內(nèi)容，確定凸透鏡的焦距是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，像距也等于2倍焦距，即像距和物距相等，此時(shí)像和物體的大小相等，利用這個(gè)成像特點(diǎn)可以確定凸透鏡的焦距，其成像原理如圖3所示。

2019年6月號(hào)“物理潛能知識(shí)競(jìng)賽”參考答案

1.A 2.C 3.糠皮 谷粒 碎石 它們以同樣速度被拋山，碎石的質(zhì)量最大，動(dòng)能最大，所以克服空氣阻力運(yùn)動(dòng)的距離最大，糠皮的質(zhì)量最小，運(yùn)動(dòng)距離最小 4.這樣設(shè)計(jì)可以在進(jìn)站吋將火車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，儲(chǔ)存能量，出站時(shí)將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，達(dá)到節(jié)約能源的目的，5.第一張骨牌倒下時(shí)重心下降，骨牌重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。倒在第二張骨牌上時(shí)，動(dòng)能就轉(zhuǎn)移到第二張骨牌上;依次類(lèi)推，第二張骨牌倒下的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到下一張骨牌……所以骨牌倒下的速度越來(lái)越快，使后倒下的骨牌能量越來(lái)越大。