一、太阳光聚焦法(粗测焦距法):把凸透镜正对阳光,再把一张纸置于它的另左侧,改变透镜与纸的距离,直到纸上出现的光斑显得最小、最亮,此光斑所在处即为凸透镜的焦点。用刻度尺检测出这个最小、最亮的光斑到凸透镜的距离,即为焦距!(借助的数学知识是:“平行于主光轴的光线通过凸透镜后会折射成为过焦点的光线”。太阳光为平行光,通过凸透镜后会聚于焦点处。该方式偏差较大,只能作为粗测焦距的方式)
二、二倍焦距法:在光具座上一次放置蜡烛、凸透镜和光屏,之后燃起蜡烛并使蜡烛火焰的中心、凸透镜的光心、光屏的中心在同一高度,接着调节蜡烛火焰到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离,直至光屏上的像与蜡烛火焰等大为止,此时用刻度尺测出物距。物距的一半就等于焦距。(借助的数学知识是:当物体在二倍焦距处时,其所成的像在二倍焦距处、且成的是倒立、等大、实像。)
三、平行光源法:将一束平行光顺着主光轴方向射到凸透镜上,在光屏上得到的折射光线相交于一点,即焦点,测出此点到凸透镜光心得距离,即为焦距。(该方式类似第一种方式,只不过不再借助太阳光这些平行光源如何利用太阳光测凸透镜的焦距,而是借助人造平行光。)
四、焦点入射法:在凸透镜的左侧放一个发光的条状光源,例如小灯泡,在凸透镜的另左侧放一光屏,沿主光轴联通小灯泡,直至光屏上得到一个与凸透镜半径相等的原型光斑为止,测出小灯泡到凸透镜的距离即为焦距。(此方式虽然是把第三种方式“平行光源法”反过来检测。借助的数学知识:“过焦点的光线通过凸透镜后会折射成平行于主光轴的光线”。)
五、焦点不成像法:通过凸透镜观看物体,当观察到放大的物体的像时,调节物体到凸透镜的距离,当物体从看得见到正好看不见时,测出物体到凸透镜的距离即为焦距。(该方式借助的数学知识是:物体在焦点上时不成像。)
以上五个方式中,第四个方式借助了逆向思维法,想像一下手探照灯就明白了。第五个方式是最有意思的一种现象,任何一位玩过放大镜的同事们都应当发觉过此现象。当我们拿着放大镜看物体时如何利用太阳光测凸透镜的焦距,让凸透镜距离物体由近及远时,都会发觉物体的像先正立变大、然后显得模糊消失、然后倒立变小!而且极少有人晓得,那种模糊的位置恰恰正是焦点的位置!
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