光屏的作用

王喜平

在一次全國性教師基本功技能大賽中，有一位優(yōu)秀的教師講授的內(nèi)容是《凸透鏡成像的規(guī)律》，在進(jìn)行到“猜想凸透鏡成像規(guī)律與什么因素有關(guān)”的環(huán)節(jié)時(shí)，老師利用教材中提供的蠟燭、凸透鏡、不透明光屏和光具座完成了簡單演示，然后讓同學(xué)們做出自己的猜想。這時(shí)就有同學(xué)猜想到：凸透鏡成像規(guī)律與物距大小有關(guān)，也與像距大小有關(guān)。老師為了節(jié)省上課時(shí)間，就倉促的總結(jié)到：凸透鏡成像規(guī)律只與物距大小有關(guān)。同學(xué)們期待這位老師給出合理的解釋，聽課的同行及評(píng)委們更期待這位老師給出合理的解釋，但這位老師整節(jié)課都沒有給出這個(gè)問題的合理解釋。我們很多老師在講授本節(jié)內(nèi)容時(shí)，是否也經(jīng)歷過這樣的情景？為了避免同學(xué)們做出其他的我們不易短時(shí)間內(nèi)就能清楚解釋的猜想，筆者建議：不要使用光屏，移動(dòng)物體（蠟燭）與凸透鏡之間的距離，讓同學(xué)們站在凸透鏡右側(cè)，直接通過凸透鏡觀察蠟燭像的變化（在這里默認(rèn)：物體、凸透鏡和光屏從左至右擺放），老師演示結(jié)束后，同學(xué)們的猜測(cè)就是：凸透鏡成像規(guī)律與物距大小有關(guān)，再準(zhǔn)確一點(diǎn)，就有同學(xué)猜測(cè)物距與焦距的大小關(guān)系影響成像情況。這樣做的好處是：盡量減少不必要的干擾因素，同學(xué)們易于接受，老師上課順暢，達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。

初中物理凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)一節(jié)內(nèi)容中，大部分教材中用到的是蠟燭、凸透鏡、不透明光屏。其中的光屏在實(shí)驗(yàn)中的作用是什么？筆者也曾經(jīng)帶領(lǐng)同學(xué)們完成過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于每一個(gè)實(shí)驗(yàn)器材在實(shí)驗(yàn)中的作用，筆者認(rèn)真的思考過，覺得光屏的真正作用可能被錯(cuò)誤的理解和應(yīng)用了。

我們思考一下在人教版教師教學(xué)參考書（就是教參）上提供的一道題目，原題是這樣描述的：將物體放在凸透鏡前適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，能在光屏上得到一個(gè)清晰的像，這時(shí)如果把光屏拿開，則（??? ）?A.像還存在，但眼睛看不到?B.像還存在，眼睛從各個(gè)方向看得到?C.像還存在，但眼睛只能在一定范圍內(nèi)看到?D.像不存在

我們?cè)偎伎家幌?014年廣東省初中升高中物理考試中的一道題目（原題位于實(shí)驗(yàn)題17題），原題是這樣描述的：在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中。

（1）如圖1所示，讓平行光正對(duì)著凸透鏡照射，左右移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑，測(cè)得凸透鏡的焦距f=??????? cm。

（2）如圖2所示，保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，左右移動(dòng)光屏，在光屏上能否得到清晰地燭焰像？為什么？答：????????????? 。

（3）如圖3所示，燭焰能在光屏上形成清晰地像，此像是????? ? 、??????? 的實(shí)像。如果此時(shí)撤去光屏，人眼在如圖所示的位置???? （選填“能”或“不能”）直接看到燭焰的實(shí)像。

（4）在圖3中，保持凸透鏡的位置不變，如果蠟燭向左移動(dòng)5cm，為了在光屏上得到一個(gè)清晰的像，光屏應(yīng)該向??????? （選填“左”或“右”）移動(dòng)。

上面兩道題目中均提到，不使用光屏，實(shí)驗(yàn)者站在適當(dāng)?shù)奈恢檬强梢杂^察到凸透鏡所成的像，這個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢镁褪窃谕哥R的右側(cè)（在這里默認(rèn)：物體、凸透鏡和光屏從左至右擺放），實(shí)驗(yàn)者必須站立在同一個(gè)位置從同一個(gè)角度去觀察物體和物體所成的像。也就是，不使用光屏，我們是可以觀察到成像的部分特點(diǎn)，即像是倒立還是正立，像是放大還是縮小，均可以順利觀察得到。不能確定的是，此時(shí)的像是實(shí)像還是虛像不清楚，像的準(zhǔn)確位置不清楚，也無法測(cè)量像距。這時(shí)我們就要借助于光屏，那么光屏的真正作用就是確定此時(shí)的像是虛是實(shí)，如果成像是實(shí)像，就可以準(zhǔn)確的找到像的位置，并順利測(cè)量像距。但是我們利用了光屏之后，光屏發(fā)揮它應(yīng)有的作用之后，不可以把最初時(shí)不使用光屏就可以完成的某些步驟改變了，就是不可以改變實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察的角度，也就是不可以從左向右觀察光屏上的像。

我們回顧一下“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，光屏的作用就是，判斷此時(shí)像的虛實(shí)。光屏上能承接到所成的像，此時(shí)的像就是實(shí)像，接收不到則為虛像。

講到這里，我相信物理教育者和物理愛好者都會(huì)明白，在研究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，我們有些做法是不恰當(dāng)?shù)摹Ｋ?，筆者建議把書本上的不透明光屏改為半透明光屏，讓所有的老師和同學(xué)能夠站立在凸透鏡的后方觀察成像規(guī)律，讓光屏既可以起到自己應(yīng)有的作用，也不會(huì)喧賓奪主，讓所有實(shí)驗(yàn)者站立在一個(gè)正確的角度觀察成像情況，并得到?jīng)]有爭(zhēng)議的成像結(jié)論，有利于研究物理問題，減少不必要的歧義。