凸透镜成像探究过程复杂,概念诸多,相对较难,但凸透镜成像规律既是高考常见考点,也是中学阶段学习光学的基础知识探究凸透镜成像的规律实验,所以,朋友们要把握基础知识,深刻理解凸透镜成像规律,灵活运用凸透镜成像规律解决问题。
一
按照透镜对光的作用来解决问题
【例1】放在凸透镜主光轴上焦点以内的点光源S发出的光,通过凸透镜后的光路如图所示,则下述说法正确的是()
A.凸透镜可以对光起发散作用
B.凸透镜只对平行于主光轴的光起会聚作用
C.通过凸透镜后的光是“发散”的,因而凸透镜对光起发散作用
D.通过凸透镜后的光“发散”程度比原先小,一直是会聚的一种表现
【解析】光通过透镜后偏向主光轴为会聚,偏离主光轴为发散。从图中可以看出光通过凸透镜后“发散”程度比原先小,说明光是偏向主光轴的,是凸透镜对光有会聚作用的表现,故凸透镜对光起会聚作用,选项ABC都是错误的;选项D正确。
【答案】D
二
凸透镜成像规律的实验探究
【例2】林红朋友在“探究凸透镜成像规律”的实验中,所选用凸透镜的焦距为10cm。
(1)组装实验器材时探究凸透镜成像的规律实验,调节光具座上烛焰、凸透镜和光屏,使两者的中心大致在;
(2)燃起蜡烛,凸透镜不动,调节蜡烛与光屏的位置,如图所示,烛焰在光屏上成倒立、(选填“放大”“缩小”或“等大”)的虚像,光学仪器中的(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)是借助此成像规律工作的;
(3)在完成(2)中操作后,林红朋友若保持蜡烛和光屏的位置不动,将凸透镜向蜡烛的方向联通,光屏上(选填“能”或“不能”)再度出现一个清晰的虚像;
(4)实验时林红朋友发觉,在观察光屏上清晰的烛焰像的过程中,随着蜡烛的燃烧,光屏上的像会向(选填“上”或“下”)联通;
(5)若将蜡烛联通到距凸透镜5cm处时,前后联通光屏,在光屏上(选填“能”或“不能”)得到烛焰的像,此时凸透镜成的像是(选填“实”或“虚”)像;
(6)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一虚像时,林红用不透明的纸堵住透镜上半部份,则光屏上成(选填“完整”或“不完整”)的像;
(7)当蜡烛距离透镜很近时,无论如何联通光屏都找不到像了,林红撤掉光屏,从(选填“光屏两侧”或“蜡烛两侧”)向透镜方向看去,可以观察到烛焰的像。
【解析】(1)为使像呈现在光屏中央,应使蜡焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度;
(2)u=30cm,f=10cm,u>2f,成倒立缩小虚像;拍照机就是应用此规律工作的;
(3)光折射时,光路是可逆的。假如蜡烛和光屏不动,将凸透镜向蜡烛紧靠,可以使联通后的物距、像距与联通前的物距、像距对调,故可以再度在光屏听到清晰的像;
(4)通过透镜光心的光,其传播方向不变,所以当蜡烛燃烧变矮后,其像将向下;
(5)当u=5cm时,u<f,成正立放大实像,实像不能呈现在光屏上;
(6)由于像是所有光经过凸透镜折射后会聚而成的,所以,假若用纸堵住透镜上半部份,其下半部份仍然可以成完整的像,只是像会变暗些,由于在像的位置会聚的光变弱了;
(7)当蜡烛距离透镜很近时,成正立放大实像,且像与物都在物方左侧,所以林红朋友应当在光屏两侧透过凸透镜观察烛焰的像。
【答案】
(1)同一高度
(2)缩小/拍照机
(3)能
(4)上
(5)不能/虚
(6)完整
(7)光屏两侧
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