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凸透镜成像动漫可拖动_凸透镜成像规律(二):理论追溯

更新时间:2023-10-15 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

我们早已以光的折射为基础,通过画光路图推导入了凸透镜的基本特点,理解了之前的内容,似乎也就完全把握了学校有关凸透镜的全部内容。169物理好资源网(原物理ok网)

无论是学习,还是解题,光路图都有十分重要的作用,尤其是在学习时,相关的光路图一定要亲手画几遍,并且要尽量规范和确切;熟练了基本原理,在考试时,虽然徒手画草图,也能保证很高的正确率。169物理好资源网(原物理ok网)

后面介绍过,一个点光源向四面八方发出无数光(物体上一点会反射无数光),也有数不清的光步入鼻子,而左眼确定光源(或物体)位置的方式很简单:脑部手动逆着步入耳朵的光,这种光的交点就是脑部觉得光源(或物体)所在的位置,与光源(或物体)是否真的在哪个位置无关(如平面镜成像是实像,由折射形成的像也是实像,像的位置并不存在真正的物体),而要确定这个点,只须要其中的两条光线。169物理好资源网(原物理ok网)

生活里,用到凸透镜的工具,主要有三类:放大镜,拍照机和投影仪;只要调整适当,都可以通过它们看见清晰的像。除经过凸透镜光心的光传播方向保持不变外,其它光线经过凸透镜折射后传播方向就会偏向主光轴(会聚作用),同一点发出的光(或反射的光,以下通称发出光)也有无数经过凸透镜,然而这种光线通过凸透镜后一定要会聚到同一点,否则无论怎样都不可能出现清晰的像。而要找到像的位置,只须要其中两条光线就可以了。上面早已学到:经过凸透镜的光线中,有三条是比较特殊的(借助光路可逆性,可以降低到两条),如右图所示,而要确定像的位置,只须要其中两条就可以了169物理好资源网(原物理ok网)

理论上,用三条特殊光线中任意两条都可以找到像的位置凸透镜成像规律记忆图,但选择不同的组合,简繁程度有区别(不用特殊光线也可以找到像的位置,不过过程会更繁杂);最佳组合是经过光心的光线和平行于主光轴的光线,经过光心的光线传播方向不变,入射光线和出射光线共线,最好画图;假如物距大于焦距,这么经过焦点的光线不会再经过凸透镜(右图中绿色线),不能用于找寻像点,而其它两条光线任何时侯都不会出现这种情况。169物理好资源网(原物理ok网)

理解了上面的内容,就可以通过画图找寻凸透镜的成像规律了。169物理好资源网(原物理ok网)

我们学习理科时,都是根据从易到难,从特殊到通常的次序,找寻规律也类似:从特殊到通常、从小到大169物理好资源网(原物理ok网)

要找规律,首先须要一个光源(实验室用蜡烛,假如用不发光的物体,须要再用光源提供光;假如在亮室则观察不到虚像),之后再将光源放在一个位置。学校学习的薄透镜是理想型的,左右对称,将光源放在哪一边对探究过程没有影响;169物理好资源网(原物理ok网)

一特殊点的规律169物理好资源网(原物理ok网)

凸透镜上有两个特殊点:光心和焦点(两个焦点选哪一个都一样),而光心在凸透镜内部,所以能放置光源的特殊点只有焦点。169物理好资源网(原物理ok网)

如右图,做出焦点处光源的两条特殊光线并完成光路图;为了使画图更确切,以下都使用凸透镜符号,但考试时尤其是画图题中须要画透镜,一定要使用之前的画法169物理好资源网(原物理ok网)

上图的两条出射光线BF’和OC,看上去是平行的,不过化学是一门严谨的科学,须要严格证明。证明过程如下(AO与OC共线):169物理好资源网(原物理ok网)

由于OC与BF’永远不相交,169物理好资源网(原物理ok网)

所以当物体在凸透镜的焦点处,即物距u=f时,不能成像;169物理好资源网(原物理ok网)

二小范围的规律169物理好资源网(原物理ok网)

将蜡烛向凸透镜移到一段距离(向近处移范围小,向远处移范围无限大,符合后面从小到大的探究方式),做出完整光路图如下:169物理好资源网(原物理ok网)

从图中可以看出,光线BF’与OC1不相交,它们的反向延长线相交于点A1’,所以点A1’就是点A1经过凸透镜后成的像在蜡烛上再任意找一点,做出它的像点,就可以确切确定蜡烛像的位置,画图过程越标准,结果越确切;169物理好资源网(原物理ok网)

凸透镜成像规律记忆图_成像凸透镜成像规律_凸透镜成像规律模型169物理好资源网(原物理ok网)

从上图中可以看出:169物理好资源网(原物理ok网)

像和物体在凸透镜的同侧,是正立的;169物理好资源网(原物理ok网)

像点由真实光线的反向延长线会聚产生,所以是实像;169物理好资源网(原物理ok网)

像比物体大,所以是放大的;169物理好资源网(原物理ok网)

将蜡烛在OF范围内多次联通,找出对应的像,都符合上述特征,但是物距u越小,像越小;169物理好资源网(原物理ok网)

总结:当物距u169物理好资源网(原物理ok网)

由A1点发出的任意光线A1D,经过凸透镜后的折射光线可以确切确定:联接A1’D,A1’D的延长线就是折射光线;169物理好资源网(原物理ok网)

三大范围的规律169物理好资源网(原物理ok网)

将蜡烛从焦点位置向远离凸透镜的方向联通一小段距离,画出完成的光路图如下169物理好资源网(原物理ok网)

A2发出的光经过凸透镜后,出射光线直接相交于A2’,A2’就是A2经过凸透镜后的像点;在蜡烛上再任选一点,并找到其像点如右图:169物理好资源网(原物理ok网)

此时像点由真实光线会聚而成,所以是虚像,像是倒立的,并且比物体大,是放大的;像与物体在凸透镜的一侧;169物理好资源网(原物理ok网)

不过一次操作不一定能找到确切的规律,须要多做几次;169物理好资源网(原物理ok网)

再将蜡烛向远离凸透镜方向联通一段距离,并作出光路图如下:169物理好资源网(原物理ok网)

从上图中可观察到:A3的像A3’依然是倒立的虚像,物与像在凸透镜后侧,与A2位置时的像惟一的不同是:A3’是缩小的,A2’是放大的;由此可推测:物体从位置A2渐渐联通的A3的过程中,所成的像都是倒立的虚像,而像的大小将由放大的逐步弄成缩小的,上述猜测通过多次画图很容易证明;物体从A2渐渐远离凸透镜的过程中,一定有一个位置,能使像与物体的大小正好相等,这么这个位置在那里呢?找这个特殊位置不能试,由于作图和检测再精确,都存在偏差,所以要通过严格的证明确定这个位置。169物理好资源网(原物理ok网)

首先,画出正确的任何图形,方式如下:在一条点画线(凸透镜的主光轴)上任意画两个等大的物体A4和A4’(物象等大),其中点A4’是点A4通过凸透镜后成的虚像,169物理好资源网(原物理ok网)

凸透镜成像规律记忆图_成像凸透镜成像规律_凸透镜成像规律模型169物理好资源网(原物理ok网)

这么A4、A4’和凸透镜的光心O在同仍然线上,即A4与A4’连线与主光轴的交点就是凸透镜的光心,这样就确定了凸透镜的位置169物理好资源网(原物理ok网)

由点A4发出的平行于主光轴的光线,经过凸透镜后的折射光线通过凸透镜的焦点F’和像点A4’,这样就确定了凸透镜的两个焦点169物理好资源网(原物理ok网)

所以,当u=v=2f时,物体通过凸透镜成的像的大小与原先物体相等;169物理好资源网(原物理ok网)

接出来,再在u>f范围内多次联通蜡烛,并做出对应的光路图,会发觉169物理好资源网(原物理ok网)

当2f>u>f时,总是成倒立放大的虚像,169物理好资源网(原物理ok网)

当u>2f时,总是成倒立缩小的虚像,169物理好资源网(原物理ok网)

至此,我们就找到了全部的凸透镜的成像规律,总结下来就是下表:169物理好资源网(原物理ok网)

理解了上面用光路图的推论过程,自己多画几遍,虽然上面的表格自然就记住了,并不须要专门背;169物理好资源网(原物理ok网)

关于凸透镜应用的说明:1.生活中用放大镜能看见被放大的物体,而实际上那种大物体并不存在,听到的是实像,所以原理就是uu>f,在此范围内,物距越小,像越大;3.拍照机可以把很大的物体拍摄到一张小小的底片上,其原理就是u>2f;在此范围内,物距越大,像越小;即同一个拍照机,离物体越远,拍摄范围越广,目标物体的像越小;169物理好资源网(原物理ok网)

凸透镜成虚像时,物距确定,像的位置就惟一确定,与有无光屏无关,但是只有把光屏置于虚像的位置处时才会在光屏上显示清晰的像,否则像一定是模糊的;169物理好资源网(原物理ok网)

虽然,本节所有的内容都包含在下边的一幅光路图中169物理好资源网(原物理ok网)

后面的表格须要背,理解了上面的推论过程,这个光路图可以随时快速画下来:无论物体在在那里,平行于主光轴的光线及其折射光线一直不变,一条经过凸透镜光心的光线绕O的旋转,就得到了前面的图,像的虚实、大小、正倒都一目了然;169物理好资源网(原物理ok网)

由于我们画的是二维平面图,实际情况须要将上图以主光轴为轴旋转180度(或一周),即当凸透镜成虚像时,像与物体上下颠倒、左右相反;当u=v=2f时凸透镜成像规律记忆图,像与物体关于凸透镜的光心中心对称;其它u>f的情况,像与物体不对称,但像与物体上下颠倒、左右相反的性质不变;169物理好资源网(原物理ok网)

当物体A的物距2f>u>f时,成虚像A’且v>2f;依照光路可逆性,将一个与A’等大的物体B置于A’处,一定能在A处产生一个与A等大的B的像B’也就是:当u>2f时,2f>v>f。169物理好资源网(原物理ok网)

用尺规将里面所有光路图起码画一到两遍,理解前面的推论过程并能熟练画出光路图,这么本节没有须要专门记忆的知识!169物理好资源网(原物理ok网)

中学生在高中学过相像三角形以后,可以证明u、v、f之间的确切关系。169物理好资源网(原物理ok网)

规律的证明很简单,不过到中学才学,高中中学生把握以后,可以用于检验,最好不要用于具体答题(尤其是实验题,除非实验数据支持这一推论)169物理好资源网(原物理ok网)

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