三、凸透镜成像规律

症状:对凸透镜成像特点记不住。

诊断:没有感性认识。

处方:做实验,记口诀。

效果: 能口算相关作业。

1、什么是凸透镜

中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜。特点是中间突出。

2、生活中的凸透镜

照相机的镜头,手机镜头,电影机、投影仪的镜头,放大镜,爷爷的老花镜……

3、凸透镜成像原理

现在,有一AB物体,放在凸透镜前面: enter image description here 如果物体AB的顶点发出一条光线,经过凸透镜,因为介质不同,会发生折射: enter image description here 物体可以发出无数条光线,我们画几条: enter image description here 有趣的是:这些光线,经凸透镜折射后,都相交于一点!或者说汇聚于一点,如果此处有一张白纸(光屏),我们会看到一个亮点,我们称这个点为A的像,A1。

同样,物体上其它点发出的光线,也会汇聚于一点,这些点就组成了物体AB的完整的像A1B1:

enter image description here 如果把物体放到无穷远,比如太阳光就近似无穷远,那会怎么样呢? enter image description here 很有趣,这些光都汇聚于一主光轴上的一点,我们称这个点为凸透镜的焦点F。

由于凸透镜是对称的,所以它有两个对称的焦点: enter image description here 更有趣的是:物体发出的光线,有三条很特别: enter image description here (1)经过凸透镜中心(我们称为光心)的光线,折射后方向不变。

(2)平行于主光轴的光线,折射后经过焦点。

(3)经过焦点的光线,折射后平行于主光轴。

这样,我们就只要画其中两条光路,就可以确定A点的像A1!再由A1向主光轴作垂线,交点就是B点的像B1。

我们常用第(1)和第(2)条。因为很容易确定方向。

下面,我们就用这两条光线来找凸透镜成像的规律。

4、凸透镜成像规律

假如物体从很远处向凸透镜称近,我们画几个。

很远,成很小的像,而且是倒立的: enter image description here 越移近,像越大,移到这个位置,奇迹出现了: enter image description here 当物体距离凸透镜(我们简称为物距)为2F时,成的是一个跟物体等大的倒立的像!而且像到凸透镜的距离(简称像距)也是2F,这一点,可以用数学里的几何证明。

接着移,像更大: enter image description here 再移到焦点位置时,奇怪的现象又双出现了: enter image description here 两条光线平行,无法相交!你可以理解为在无限远处汇聚,我们说,不成像。

过了焦点总可以相交了吧,奇怪的事情又双叒出现了: enter image description here 两条光线渐行渐远,更没法相交!

但是,它们的反向延长线却能相交: enter image description here

相交的点就是它的像!下且是正立的,还是放大的,由于光线没有实际相交,这样的像,我们称为虚像,就是假的!

那前面那些有实际光线相交的像,我们称为实像。它是能在白板上(光屏)显示的。

小强:既然是假的,那虚像有什么意义?又看不到!

能看到!假如你的眼睛在发散的光线前面,你会认为它们是从物体后面某个点发出来的,你根本搞不清那个点是不是有个物体。这正是放大镜的原理。照镜子也一样。

放在一起,是这样的:

enter image description here 小强:有点乱。

好吧,我们来梳理一下,对照上面的图,用一张表总结: enter image description here 从表中可以清楚地看到两个关键点:F和2F

物距u大于2F,都是缩小的,小于2F都是放大的,2F处是等大的,不管实像虚像。

物距u大于F,都是倒立的,小于F,都是正立的,F处不成像。

而且,倒立的都是实像,正立的都是虚像!包括平面镜。

这样,我们就可以总结为:

5、记忆秘籍

2F分大小,F分虚实,虚正实倒。

顺便强调一下,焦距通常用f表示。

实战演练:

凸透镜的焦距为f=10厘米,请填下表: enter image description here

6、实验

除了学校实验,也可以在家里做实验,以加深印象。

方法1:买一个放大镜,点一支蜡烛,一张白板(泡沫板,纸板)

方法2:借爷爷的老花镜。

方法3:手机显示屏代替蜡烛。