來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2023-08-12 13:25:05
結(jié)構(gòu)特征
凸透鏡:
邊緣薄、中間厚,至少要有一個表面制成球面,亦可兩面都制成球面?煞譃殡p凸、平凸及凹凸透鏡三種。
凹透鏡:
邊緣厚、中間薄,至少要有一個表面制成球面,亦可兩面都制成球面。可分為雙凹、平凹及凸凹透鏡三種。
光學(xué)性質(zhì)(對光線作用)
凸透鏡主要對光線起會聚作用。
凹透鏡主要對光線起發(fā)散作用。
成像性質(zhì)
凸透鏡是折射成像,成的像可以是正立、倒立;虛像、實(shí)像;放大、等大、縮小。
凹透鏡是折射成像,只能成正立、縮小的虛像。對光線起發(fā)散作用。
表格總結(jié)
規(guī)律總結(jié)
規(guī)律1:當(dāng)物距大于2倍焦距時,則像距在1倍焦距和2倍焦距之間,成倒立、縮小的實(shí)像。此時像距小于物距,像比物小,物像異側(cè)。
應(yīng)用:照相機(jī)、攝像機(jī)。
規(guī)律1
規(guī)律2:當(dāng)物距等于2倍焦距時,則像距也在2倍焦距, 成倒立、等大的實(shí)像。此時物距等于像距,像與物大小相等,物像異側(cè)。
規(guī)律2
規(guī)律3:當(dāng)物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時,則像距大于2倍焦距, 成倒立、放大的實(shí)像。此時像距大于物距,像比物大,像位于物的異側(cè)。
應(yīng)用:投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。
規(guī)律3
規(guī)律4:當(dāng)物距等于1倍焦距時,則不成像,成平行光射出。
規(guī)律4
規(guī)律5:當(dāng)物距小于1倍焦距時,則成正立、放大的虛像。此時像距大于物距,像比物大,物像同側(cè)。
應(yīng)用:放大鏡。
規(guī)律5
記憶口訣
1.一倍焦點(diǎn)分虛實(shí),二倍焦點(diǎn)分大小,二倍焦點(diǎn)物像等。
實(shí)像總是異側(cè)倒。虛像總是同側(cè)正。
物近像遠(yuǎn)像變大,物遠(yuǎn)像近像變小。
(遠(yuǎn)近是相對于焦點(diǎn),實(shí)虛像都適用)
像的大小像距定,像兒追著物體跑,物距像距和在變。
注:這里所指的一倍焦距是說平行光源通過透鏡匯聚到主光軸的那一點(diǎn)到透鏡光心的距離,也可直接稱為焦距;兩倍焦距就是指該距離的兩倍。
凸透鏡成像的兩個分界點(diǎn):
2f點(diǎn)是成放大、縮小實(shí)像的分界點(diǎn);f點(diǎn)是成實(shí)像、虛像的分界點(diǎn)。
2.凸透鏡、把光聚,成象規(guī)律真有趣;
兩倍焦距分大小,一倍焦距分虛實(shí);
二焦以外倒實(shí)小,我們用作照相機(jī);
一二焦間倒實(shí)大,我們用作投影儀;
焦點(diǎn)以內(nèi)正大虛,我們用作放大鏡;
欲想得到等實(shí)象,兩倍焦距物體放;
焦點(diǎn)之位不成象,點(diǎn)光可變平行光;
成象規(guī)律記心間,透鏡應(yīng)用法無邊。
物近(遠(yuǎn)),像遠(yuǎn)(近),像變大(小)。
3.物進(jìn)像退,像越退越大,大像總在小像后,同向移動。
成像實(shí)驗(yàn)
光具座
為了研究各種猜想,人們經(jīng)常用光具座進(jìn)行試驗(yàn)
(1)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先調(diào)整凸透鏡和光屏的高度,使他們的中心與燭焰中心盡量保持在同一水平高度上,以保證燭焰的像能成在光屏的中央。
(2)實(shí)驗(yàn)過程中,保持凸透鏡位置不變,改變蠟燭或光屏與凸透鏡的距離,觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)作透鏡成像光路:
①將蠟燭置于2倍焦距以外,觀察現(xiàn)象
②將蠟燭置于2倍焦距和1倍焦距之間,觀察現(xiàn)象
③將蠟燭置于一倍焦距以內(nèi),觀察現(xiàn)象
④作凸透鏡成像光路
⑤進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)(3-5次,尋找實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律)
應(yīng)用
人眼
人類的眼睛所成的像,是實(shí)像還是虛像呢?我們知道,人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個凸透鏡,那么外界物體在視網(wǎng)膜上所呈的像,一定是實(shí)像。根據(jù)上面的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,視網(wǎng)膜上的物像似乎是倒立的?墒俏覀兤匠?匆姷娜魏挝矬w,明明是正立的啊?這個與經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律發(fā)生沖突的問題,實(shí)際上涉及到大腦皮層的調(diào)整作用以及生活經(jīng)驗(yàn)的影響。由于視覺錯誤,人眼認(rèn)為光是由物體發(fā)出并直射入人眼。
當(dāng)物體與凸透鏡的距離大于透鏡的焦距時,物體成倒立的像,當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡靠近時,像逐漸變大,像到透鏡的距離也逐漸變大;當(dāng)物體與透鏡的距離小于焦距時,物體成放大的像,這個像不是實(shí)際折射光線的會聚點(diǎn),而是它們的反向延長線的交點(diǎn),用光屏接收不到,是虛像。平面鏡所成的虛像對比(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到)。
照相機(jī)
照相機(jī)的鏡頭就是一個凸透鏡,要照的景物就是物體,膠片就是光屏。照射在物體上的光經(jīng)過漫反射通過凸透鏡將物體的像成在最后的膠片上;膠片上涂有一層對光敏感的物質(zhì),它在曝光后發(fā)生化學(xué)變化,物體的像就被記錄在膠卷上,而物距、像距的關(guān)系與凸透鏡的成像規(guī)律完全一樣。物體靠近時,像越來越遠(yuǎn),越來越大,最后再同側(cè)成虛像。物距增大,像距減小,像變小;物距減小,像距增大,像變大。一倍焦距分虛實(shí),二倍焦距分大小。
其他
放映機(jī),幻燈機(jī),投影機(jī),放大鏡,探照燈,攝像機(jī)和攝像頭都應(yīng)用了凸透鏡,凸透鏡完善了我們的生活,時時刻刻都應(yīng)用在生活中。遠(yuǎn)視眼鏡就是凸透鏡,近視眼鏡就是凹透鏡。
另外凸透鏡還用于:
1、拍攝、錄像
2、投影,幻燈,電影
3、用于特效燈光(聚焦成各種花色)
4、成虛像用于放大文字、工件、地圖等
測量焦距
器材
光具座,光屏,刻度尺,凸透鏡
步驟
①將凸透鏡正對太陽
②讓光屏與凸透鏡在另一側(cè)承接光斑
③改變光屏與凸透鏡間的距離
④當(dāng)光屏上的光斑最小,最亮?xí)r,固定。在白紙與凸透鏡的位置,用刻度尺(或利用圓規(guī)張角測出凸透鏡中心與光斑之間的距離,截取圓規(guī)張角間長度)再測量出此時凸透鏡中心與光斑之間的距離,此距離即為凸透鏡的焦距。
注意
1.在陽光下有效,陰雨天氣放大鏡有可能不能形成光斑!
2.在強(qiáng)光下注意火苗,遠(yuǎn)離可燃物,以防引發(fā)火災(zāi)。
3.要使凸透鏡,光屏中心和蠟燭焰心在同一直線上。
規(guī)律記憶
一、
1.u>2f,倒立縮小的實(shí)像 f
簡記為:外中倒小實(shí)(或物遠(yuǎn)像近像變小)
2.u=2f, 倒立等大的實(shí)像 v=2f 可用來測量凸透鏡焦距
簡記為:兩兩倒等實(shí)(或物等像等像不變)
3.2f>u>f 倒立放大的實(shí)像 v>2f 放映機(jī),幻燈機(jī),投影機(jī)
簡記為:中外倒大實(shí)(或物近像遠(yuǎn)像變大)
4.u=f 不成像 平行光源 探照燈
簡記為:點(diǎn)上不成像(或物等焦距不成像)
5.u
簡記為:點(diǎn)內(nèi)正大虛(或物小焦距像大虛)
注:u大于2f簡稱為遠(yuǎn)——離凸透鏡遠(yuǎn)一些;
u小于2f且大于f簡稱為近——離凸透鏡近一些
二、
物三像二 小實(shí)倒 物二像三 倒大實(shí) 物與像同側(cè)正大虛
物近像遠(yuǎn)像變大,物遠(yuǎn)像近像變小,1倍焦距分虛實(shí),2倍焦距分大小。
三、
二環(huán)外①,拾到②小相機(jī)。
一二環(huán)間,拾到大投影。
一環(huán)內(nèi), 打③假④正經(jīng)⑤。
注解:①二環(huán)外:二倍焦距以外
②拾到:拾,實(shí)(實(shí)像。到,倒(倒立) 應(yīng)用:照相機(jī)
③打:放大
④假,虛(虛像)
⑤經(jīng),放大鏡
應(yīng)用例題
例1老奶奶用放大鏡看報(bào)時,為了看到更大的清晰的像,她常常這樣做( )
A.報(bào)與放大鏡不動,眼睛離報(bào)遠(yuǎn)些
B.報(bào)與眼睛不動,放大鏡離報(bào)遠(yuǎn)一些
C.報(bào)與放大鏡不動,眼睛離報(bào)近一些
D.報(bào)與眼睛不動,放大鏡離報(bào)近一些
解析:放大鏡是凸透鏡,由凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)可以看出,當(dāng)物體在一倍焦距以內(nèi)的時候,物距越大,像距越大,像也越大。也可從成像原理得出結(jié)論,平行于主軸的光線不變,而隨著物體的遠(yuǎn)離透鏡,過光心的光線越來越平緩,所以兩條光線的反向延長線交點(diǎn)就離透鏡越遠(yuǎn),像就越大。也就是在一倍焦距以內(nèi)的時候,物體離焦點(diǎn)越近,像越大。所以答案為B。
例2小明拿著一個直徑比較大的實(shí)驗(yàn)用的放大鏡,伸直手臂觀看遠(yuǎn)處的物體,他可以看到物體的像,下面說法中正確的是( )
A.射入眼中的光一定是由像發(fā)出的
B.像一定是虛像
C.像一定是倒立的
D.像一定是放大的
解析:放大鏡是凸透鏡,在手拿凸透鏡,并伸直了手臂看遠(yuǎn)處的物體時,物距遠(yuǎn)大于兩倍焦距,所以會成像在手內(nèi)側(cè)稍大于一倍焦距處。而人的眼睛在一個手臂以外,所以進(jìn)入人眼的光線肯定是折射光線匯聚成像后再分開的光線,我們看到就好像是從像發(fā)出的。這個像肯定是倒立縮小的實(shí)像。所以答案是C。而選項(xiàng)A中并非所有進(jìn)入人眼的光線都是從像發(fā)出來的。
例3在農(nóng)村放映電影,試鏡頭時,發(fā)現(xiàn)屏上的影像小了一點(diǎn),應(yīng)當(dāng)怎樣調(diào)整放映機(jī)( )
A.放映機(jī)離屏遠(yuǎn)一些,膠片離鏡頭遠(yuǎn)一些
B.放映機(jī)離屏遠(yuǎn)一些,膠片離鏡頭近一些
C.放映機(jī)離屏近一些,膠片離鏡頭遠(yuǎn)一些
D.放映機(jī)離屏近一些,膠片離鏡頭近一些
解析:這是一道凸透鏡的應(yīng)用題,電影放映機(jī)鏡頭(凸透鏡)的焦距是不變的,根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律,膠片距透鏡焦點(diǎn)的距離越近,屏上成的像越大,同時,屏離透鏡越遠(yuǎn)。
凸透鏡成像,物體越靠近焦點(diǎn),成的像越大,此時像離凸透鏡越遠(yuǎn)(實(shí)像、虛像都有這個規(guī)律)。反過來,物體離凸透鏡越遠(yuǎn),成的實(shí)像越小,像越靠近焦點(diǎn)。凹透鏡成像,物體體離凹透鏡越遠(yuǎn),所成的像越小,像越靠近虛焦點(diǎn)。
從上述分析可知,本題的正確選項(xiàng)為B。
例4 某同學(xué)拍畢業(yè)合影后,想拍一張單身像。攝影師應(yīng)采取的方法是( )
A.使照相機(jī)靠近同學(xué),同時鏡頭往后縮,離膠片近些
B.使照相機(jī)靠近同學(xué),同時鏡頭往前伸,離膠片遠(yuǎn)些
C.使照相機(jī)遠(yuǎn)離同學(xué),同時鏡頭往后縮,離膠片近些
D.使照相機(jī)遠(yuǎn)離同學(xué),同時鏡頭往前伸,離膠片遠(yuǎn)些
解析:照相機(jī)鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡。鏡頭后是暗箱,膠片裝在暗箱底部,膠片相當(dāng)于光屏;當(dāng)拍完合影后,再拍單身像,像要變大。成像時要使像變大,物距應(yīng)減小,同時增大像距,即拉長暗箱或使鏡頭前伸。從上述分析可知,本題的正確選項(xiàng)為B。
例5用照相機(jī)拍攝水池底部的物體時,若保持照相機(jī)的位置不變,比較池中有水和無水兩種情況(假設(shè)兩種情況下,人眼看到的物體等大),則有水時( )
A.暗箱應(yīng)略短一些,得到的像會略大些
B.暗箱應(yīng)略短一些,得到的像會略小些
C.暗箱應(yīng)略長一些,得到的像會略大些
D.暗箱應(yīng)略長一些,得到的像會略小些
解析:根據(jù)照相機(jī)成像原理,當(dāng)物距減小時,像距變大,要在膠片上得到物體清晰的像,應(yīng)將暗箱適當(dāng)縮短一些,同時,膠片上的像將比原來的像略大一些。
本例中,池水中有水時水池底部的物體由于光的折射看起來比實(shí)際位置偏高,當(dāng)把水排掉無水后,池底的物體相對人來說變遠(yuǎn)了,如果仍然想在原來的位置用此照相機(jī)拍到這個物體清晰的照片,根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時,物遠(yuǎn)像近像變小,可知他應(yīng)該調(diào)整照相機(jī),使鏡頭后縮,暗箱應(yīng)略短些.
反之有水時,物體由于光的折射看起來比實(shí)際位置偏高,物近像遠(yuǎn)像變大,使鏡頭前移,暗箱應(yīng)略長些,所得的像會略大些.故選C.
例6測繪人員繪制地圖時,需要在空中的飛機(jī)上向地面照相,稱為航空攝影,若使用航空攝影照相機(jī)的鏡頭焦距為50mm,則底片到鏡頭的距離為( )
A.10mm之內(nèi)
B.略小于50mm
C.略大于50mm
D.等于50mm
解析:航空攝影是指在飛機(jī)上向地面拍照,由于物體距離凸透鏡非常遠(yuǎn),可以看成從無限遠(yuǎn)處入射的光線,它所成的像應(yīng)當(dāng)略大于焦距。故本題的正確選項(xiàng)為C。
【評注】解決有關(guān)照相機(jī)、幻燈機(jī)和放大鏡應(yīng)用的問題都離不開凸透鏡成像規(guī)律。而掌握這些規(guī)律的最好方法就是畫圖,因此,同學(xué)們在課下應(yīng)反復(fù)畫物體在凸透鏡不同位置的成像光路圖,在這個基礎(chǔ)上熟練掌握知識點(diǎn)分析中所列的表格,再做這種問題就得心應(yīng)手了。
例7 物距OB為u,相距OB'為v,凸透鏡焦距為f。請用幾何方法求證1/u+1/v=1/f。
解析:詳細(xì)解析請見本詞條推導(dǎo)方法中的幾何法。
編輯推薦:
歡迎使用手機(jī)、平板等移動設(shè)備訪問中考網(wǎng),2023中考一路陪伴同行!>>點(diǎn)擊查看