很多朋友在回答凸透镜成像的问题时,往往觉得无从下手,很容易混淆物距、像距和像尺寸变化的范围。 要解决这种难点,朋友们需要熟记和理解凸透镜成像的规律。
因此,首先要明确的是:凸透镜成像的性质(实虚、大小、正反)在物距三个区域和两个边界点上都有其自身的规律。 三个区域在一个焦距(u<r)双焦距和双焦距(r<u<2f)之间; 超出双倍焦距 (u>2f)。 两个分界点是焦点(f)和双焦距点(2r)。 现将教科书《成像法表》中的“凸透镜”归纳为以下要领(便于记忆和理解):
1、加倍焦距判断内外虚实;
2. 焦距加倍凸透镜的成像规律表和口诀,设置内外尺寸;
3、所有虚像倒立,所有实像正立;
4、要形成虚像,物像在透镜的相对两侧; 要形成实像,物像在镜头的同一侧;
5、形成虚像时,物体(尤其是物距)变小,像(指像距和像本身)变大; 或者物体变大而图像变小。 形成实像时,物(特别是物距)小,像(指像距和像本身)小; 或者物体很大,图像也很大。
6. 关于两个特殊点: (1) 焦点(f)处没有成像。 (2)在双焦点(2f)处形成大小相等的倒置虚像。
下面的例子解释了如何使用它。
例1 在借助蜡烛研究凸透镜成像的实验中,凸透镜的焦距为10cm,将点燃的蜡烛放置在距离凸透镜15cm处,得到清晰的蜡烛像为在凸透镜另一侧的光屏上观察。 此图像必须是 ()
A. 倒置放大虚像 B. 倒置缩小虚像
C. 正立放大实像 D. 正立放大虚像
分析:解这道题首先要明白f=10cm,然后知道u=15cm时,f<u<2f时,蜡烛在倍焦距外,倍焦距以内。 虚像都是颠倒的; 放大后的图像确定在两倍焦距以内”,综合对比可知:倒置放大后的虚像。选A。
例2 将蜡烛放在距离凸透镜20cm的主光轴上,在凸透镜的另一个左边屏幕上得到放大的图像。 如果蜡烛与镜头的距离为 8cm,则生成的图像必须为 ()
A. 缩小 B. 放大 C. 正立 D. 倒立
分析:这道题刚好和例1的思路相反,应该判定为光屏上的虚像,并且虚像要固定在一个焦距之外,即u>f(20cm >f); 要形成一个放大的图像,默认应该放大两倍焦距以内的图像u<2f(20cm<2f,解f>10cm),所以我们得到10cm<f<20cm。 当蜡烛接透镜8cm,则u′=12cm,可知u′<2f,u′>f。 那么蜡烛就变成了倍焦距和倍焦距之间的放大倒像。 选择B、D。
例3 小明用焦距为10cm的放大镜查看地图。 地图和放大镜之间的距离应该是厘米。 ,然后给朋友拍半身照,你应该(填“增加”或“减少”)相机镜头和朋友之间的距离。
分析:用放大镜看图,一定是直立的放大图凸透镜的成像规律表和口诀,根据任何直立的图像都是实像,而实像是在一个焦距内确定的,即u<f,所以u<10cm,填“小于”。 用相机拍照的本质是利用凸透镜成像。 首先要知道,合影中每个人的像很小,而给朋友拍半身照时,朋友的像更大; 其次,相机形成虚像。 因此,在形成虚像时,只有物距变小,像与像距才能变大。 因此,相机镜头和这位朋友之间的距离应该缩短。 填写“减少”。
例4 张强朋友“研究凸透镜成像”在光具座上的实验中,当光屏、透镜和烛焰的相对位置如图1所示时,光屏上可以得到清晰的图像。 为了这个判断,他用的凸透镜的焦距是()
A. 必须小于16cm
B. 必须在16cm到20cm之间
C.必须大于10cm
D. 必须在 10cm 到 16cm 之间
解析:本题应遵循(1)必须在光幕上形成虚像,如果虚像是在一个焦距以外确定的,则u>f,即32cm>f; (2)在形成虚像时,由题中u=32cm,d=20cm可知,只要物距变大,像距变小,像就变小了。 得到的缩小图像超出倍焦距的固定缩小图,即u>2f,即32cm>2f,解为f<16cm; 与图像的距离d<2f,即20cm<2f,解为f>10cm; (3)综合分析为10cm<f<16cm。 选择D。
练习题:
1、拍完肢体照片后,还需要借助同一台单反再拍一张标准身份证照片,则下列说法正确的是()
A. 让相机远离人
B. 相机要离人近
C、单反离人远一点,同时调整黑框的厚度,使镜头靠近胶卷
D. 相机离人近,同时调整黑框厚度,使镜头远离胶卷
2、当物体距凸透镜20cm处,在光屏上成大小相等的像,则物体距凸透镜8cm处成的像为()
A. 倒缩小虚像 B. 倒放大虚像
C. 正立放大虚像 D. 正立放大实像
3、在“凸透镜成像”实验中,当蜡烛火焰距离透镜20cm时,在凸透镜另一侧的光屏上观察到缩小的图像; 如果蜡烛火焰距离镜头15cm,则蜡烛火焰穿过上的镜头()
A.一定是缩小的虚像 B.一定是等尺寸的虚像
C. 可能变成放大的虚像 D. 可能变成实像
4、用固定镜头焦距的相机给同事拍照时,在胶片上形成清晰的半身像。 如果想换拍腰照,应该( )
A. 相机离朋友较远,镜头前调;
B、相机离朋友较远,镜头向后调整;
C. 相机靠近朋友,镜头前调;
D. 相机靠近朋友,镜头向后调整;
5、爷爷拿着放大镜看报纸时,为了看得更大更清楚,应该是()
A.报纸和耳朵不动,放大镜离报纸远一点
B. 报纸和耳朵不动,放大镜离报纸更近
C. 报纸和放大镜不动,耳朵离报纸更近
D、报纸和放大镜不动,耳朵离报纸远一点
参考答案:1.D2.D3.C4.B5.A