化学实验时,有时须要测凸透镜的焦距。中学生在做凸透镜成像的实验之前,也须要晓得凸透镜的焦距,怎么检测凸透镜的焦距?明天王老师给你们介绍几种比较直接且可操作性较强的检测方式,绝对干货赶快收藏。
基本知识
凸透镜的几个术语:
(1)光心(O):凸透镜的中心,主光轴上特殊的点探究凸透镜成像的规律实验,通过这个点的光传播方向不变。
(2)主光轴:通过两个球面球心的直线称为主光轴。
(3)焦点(F):凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点,这个点叫作焦点。
(4)焦距(f):焦点到光心的距离叫作焦距。
常见几种检测焦距的方式及例题剖析
1.按照焦点、焦距定义,借助太阳光测焦距
例1、如图所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置:
让凸透镜正对着太阳,得到图甲所示的光路图,可知凸透镜对光线有作用,其焦距为cm。
解析由于凸透镜对光线有会聚作用,所以,将凸透镜正对着太阳光,在背后放一张白纸(光屏),调整光屏的位置,直至白纸上会出现一个最亮、最小的光斑,测出凸透镜到白纸上光斑的距离,即为焦距。借助刻度尺检测厚度时,为了让结果更精确,须要估读。
答案会聚11.0
2.按照成像特性,借助较远处物体成像,简略得出焦距
例2、如果不借助太阳,借助远处的物体成像,也可以简略得出焦距。当u»10f时,物体所成像的位置近似在焦点处,像距近似等于焦距
3.按照成像规律u=2f时成倒立等大虚像,借助光具座检测
例3、某同事用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图所示.
实验过程中,当烛焰距凸透镜20cm时,联通光屏至某一位置,能在光屏上得到一个等大清晰的像,则该凸透镜的焦距是cm.
解析按照成像规律,实验中既然观察到光屏上出现等大清晰的像,可以得出u=2f,由题可知u=20cm,所以f=10cm.提示:为了更确切地判定出等大清晰的像,实验中光源应用规则排列的发光晶闸管,光屏用同样的规则排列的方格。
答案10cm
4.依据光路可逆,借助光具座检测焦距
例4、如图实验中,假如左右联通光屏,发觉光屏上总是有一个方形光斑,但是光斑的大小不变,则可以得出推论。
解析左右联通光屏时,光屏上只有一个矩形光斑,但是光斑的大小不变,说明经过凸透镜传播到光屏上的光是平行光,只有光源在焦点处时,光源发出的光经过凸透镜,能够产生平行光,原理是光路可逆。所以,此时,光源到凸透镜的距离就是焦距。
答案凸透镜的焦距为15cm
5.基本方式:图象法
在探究凸透镜成像规律的实验中,须要搜集数据,通过数据或由数据勾画成的图象,可以搜集信息,得到凸透镜焦距的大小。
例5、某班朋友在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并勾画了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象,如图所示,下述判定正确的是
A.该凸透镜的焦距是16cm
B.当u=12cm时,在光屏上能得到一个缩小的像
C.当u=20cm时成放大的像.投影仪就是按照这一原理制成的
D.把物体从距凸透镜12cm处联通到24cm处的过程中,像逐步变小
解析图象题的关键是从图象中搜集有效信息解决问题。按照凸透镜成像规律探究凸透镜成像的规律实验,当物距u=v时,凸透镜成倒立等大虚像,此时u=2f,由图象可知:当u=16cm时,存在u=v,则此时u=2f,即f=8cm。
答案D
6.不方程关系求解焦距范围
例6、小明有光具座上探究凸透镜成像的规律。他将燃起的蜡烛、凸透镜、分别固定在光具座上,再联通光屏,可在光屏上得到一个清晰的蜡烛的像,各器件位置如图所示。则所用凸透镜的焦距可能为
A.9cmB.12cmC.15cmD.18cm
解析光屏上出现像时,可以按照物距和像距的大小关系判定像是放大还是缩小,由于物距小于像距,所以,成缩小的像,可以得出推论:u﹥2f,按照图象可以读出物距是30cm,所以f﹤15cm,同时,像距f〈v〈2f,按照图象可读出像距是20cm,得到,10cm〈f〈15cm。
答案B
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