凸透镜成像规律是小学数学学习的难点、重点。对初学生来讲,凸透镜成像规律知识点多,不好理解,更不易区分,容易记混。
下边,使用光路图,记住主要的几点,利用推理,可以帮助我们理解、记忆、掌握凸透镜成像规律。
一、为了便捷把握、记忆凸透镜成像规律,大体上先对以下几点有个概念:
(1)用画图法研究凸透镜成像规律时,习惯中将物体放到凸透镜右边,如图1所示。
(2)实物在焦点以外,实物成虚像,虚像在凸透镜后侧焦点以外。
图1
(3)实物在焦点以内,实物成实像,实像在凸透镜两侧,与实物位置空间叠加,如图2所示。
图2
(4)从图1、图2可以看出,凸透镜后侧焦点以内,没有像,既无虚像也无实像。
(5)总结凸透镜成像规律时,可以把物体所在的两侧空间分成“三点三区”:1、无穷远u=∞;2、两倍焦距外u>2f;3、两倍焦距处u=2f;4、两倍焦距与焦距之间f
图3
二、下面,对物体坐落“三点三区”时的成像进行详尽分解
(一)首先应当熟练把握两点:无穷远、焦点。
(1)平行光通过凸透镜后聚焦在一点。这一点称为焦点,焦点到透镜的距离称为焦距平面镜成像作图题类型,如图4所示。小时候在阳光下拿放大镜烧蚂蚁,用的就是这个规律。
图4
从图4晓得:物体坐落无穷远,物距u=∞;它的像最小,坐落两侧焦点,即像距v=f。
(2)与前面的情形相反,把箭头反过来,光沿反方向传播,必将沿原光路返回。物体坐落焦点,光线通过凸透镜后,弄成平行光,如图5所示。
图5
从图5晓得:物体坐落焦点,u=f;而像则到了无穷远,v=∞。
如图6所示,可以觉得物体是从无穷远联通到了焦点,而像则从焦点联通到了无穷远。指出注意一点:物体、像联通方向是一样的,都是从左往右联通,反过来也一样。
图6
(二)第三点:在无穷远与焦点之间,有一个位置非常重要,就是2f点。
物体坐落两倍焦距处时平面镜成像作图题类型,像也坐落两倍焦距处,如图7所示。即u=2f,v=2f,但是像是一个倒立的、和物体一样大小的虚像。重复一下:这个像的关键点有三个:倒立、与物同大、实像。
图7
“实像”俩字的意思是说,物体发出的光线,确实抵达了这儿。若在2f处放一张拍照底片,光线可以使底片爆光,得到物体的相片。
(三)有了以上三点知识,我们就可以推理出“两个区”成像,而不是死记硬背了。
(1)第一区:物体从无穷远紧靠2f处,即物距小于两倍焦距时(u>2f)
物体从无穷远紧靠2f处,像同时离开焦点,也靠右联通,但是像是一个倒立的、比物体小的虚像,像距f
图8
再度指出,图8不须要死记硬背,而是结合图5、图7推理下来的。
(1)第二区:物体继续往右联通,跨过2f点,但还没有到f点时,即f
此时,从图4可以看出,像也继续往右联通,跨过2f点,而且是一个倒立的、比物体大的虚像,像距v>2f,如图9所示。
图9
同样,图9不须要死记硬背,而是可以从图8推理得到:在图8中,把物、像位置交换一下,箭头掉向,就是图9。
(四)现今讨论第三区:物体继续往右联通,跨过f点,即u
此时,像是正立、放大的实像,与物体一起,都坐落凸透镜的同两侧,如图10所示。
图10
从图10可以看出,光线通过凸透镜后是发散的,其反向延长线相交,产生正立、放大的实像。
这个情形与拿放大镜看东西是一个道理(图11)。
图11放大镜成像
光线的反向延长线相交产生正立的实像,这有点类似与平面镜成像,如图12所示。
图12平面镜成实像
“虚像”俩字的意思是说,物体发出的光线,没有真的抵达这儿。若在实像处放一张拍照底片,底片接收不到光线,是不会爆光的。
二、凸透镜成像规律总结在表1中。
表1凸透镜成像规律
再度指出一下,对表1,重点记住1、3、5和6,看着好多,虽然都是特殊点,比较熟悉,容易记忆。
剩下的2、4假如靠死记硬背,容易混淆出错,可以依照图4、图5和图7借助推理自己找下来。