物理凸透鏡成像

2022-12-21 09:51:03 字數 5843 閱讀 3665

從「規律」中尋找「規律」──凸透鏡考點全解析

初中階段的光學知識總體來說是三類:光的直線傳播,如影子的形成;光的反射,如平面鏡成像;光的折射,如凸透鏡成像。這三類光學知識尤以光的折射知識在考試**現的最為頻繁,而凸透鏡成像就是其中的重中之重了,另外還有很多同學覺得凸透鏡成像也是乙個難點。

下面我們就想通過對一些經典例題的分析,對凸透鏡成像的知識做乙個全面的總結和歸納,希望能給同學們在今後的考試遇到這類知識的題有所幫助。

在分析凸透鏡成像的考點之前,我們必須熟練凸透鏡成像的特點,因為它們才是真正做題的基礎。這些特點我們都是通過實驗得出的:

①物體到凸透鏡距離(物距)大於2倍焦距時(或說2倍焦距以外),能成倒立的縮小的實像。

②物體到凸透鏡距離大於焦距而小於2倍焦距時(2倍焦距和焦距之間),能成倒立的放大的實像。

③物體到凸透鏡距離小於焦距時(焦距以內),能成正立的放大的虛像

其實我們在實驗中還能得出這些結論:

④成實像時,像和物在凸透鏡兩側;成虛像時,像和物在凸透鏡同側

⑤當物距大於2倍焦距時,像到凸透鏡的距離(像距)在2倍焦距和焦距之間;當物距在2倍焦距和焦距之間時,像距在2倍焦距以外。

⑥做實驗時,如果用紙擋住凸透鏡的一部分,光屏上的像仍然是完整的,只不過像變暗了些。

另外,從凸透鏡成像特點①②③中還可進一步分析得出這樣的結論,焦距以內成虛像,焦距以外成實像;2倍焦距以內成放大的像,2倍焦距以外成縮小的像;簡單地說成:

⑦一倍焦距分虛實,二倍焦距分大小。

根據2倍焦距分大小這樣乙個結論,我們又可以推出:成實像時,當物體離凸透鏡越近,像就會越大,像距就會越大;當物體離凸透鏡越遠,像就會越小,像距就會越小。為了便於記憶,我們可以簡單地記成:

⑧實像像大像距大物距小,像小像距小物距大。

找到凸透鏡成像的這八個規律之後,不管出現什麼樣的題型,我們都能輕鬆應對,不信?我們舉例來說明吧。

例1凸透鏡焦距f等於15cm,當把物體放在主光軸上距光心31cm時,所成的像一定是()

a.縮小倒立的實像b.放大倒立的虛像c.縮小正立的實像d.放大正立的虛像

分析:這是直接套用知識點的題型,物距31cm,大於2倍焦距,成倒立縮小的實像,答案為a

例2如圖所示:b為ac的中點,蠟燭燭焰通過凸透鏡後在右側光屏上成乙個清晰的縮小的像,則凸透鏡()

a.應該放在bc之間某處

b.應該放在ab之間某處

c.應該放在b點

d.可能分在蠟燭的左側某處

分析:光屏上成清晰的像,那肯定是實像。根據前面得到的知識點④可知凸透鏡應在ac之間。

成縮小的像,說明物距大於2倍焦距,結合知識點⑤,物距大於2倍焦距時,像距應在2倍焦距和焦距之間,也就是說a到凸透鏡距離應該比光屏到凸透鏡距離遠,所以應在bc之間地,答案為a。

例3做凸透鏡成像實驗,當蠟燭距透鏡15cm時,在光屏上成放大的像,當蠟燭距透鏡18cm時,所成的像()

a.一定成放大的實像

b.一定成縮小的實像

c.可能成縮小的實像

d.可能成放大的虛像

分析:物距是15cm時在光屏上成放大的像,說明15cm是在2倍焦距和焦距之間,我們把它寫成f焦距和焦距之間(比如焦距是10cm),但可以肯定的是不可能在焦距以內,兩個一結合可知可能成倒立縮小的實像,也可能成倒立放大的實像,所以答案應為c。

例4在「研究凸透鏡成像」實驗中,保持凸透鏡位置不變,先後把燭焰放在a、b、c、d和e點,如圖所示,同時調整光屏的位置,那麼:

(1)把燭焰放在________點,屏上出現的像最小

(2)把燭焰放在________點,屏上出現的像最大

(3)把燭焰放在________點,屏上不出現燭焰的像

(4)如果把燭焰從a移動到b點,像到凸透鏡的距離________,像的大小______(變大,變小,不變)

分析:這道題考察的主要是知識點⑧,成實像時,像大像距大物距小,像小像距小物距大。所以a點像最小,d點像最大,e在焦點以內成虛像,不能用光屏承接。

從a移動到b時,物距變小,像要變大,像距也會變大。

例5在做「凸透鏡成像」時,若將蠟燭放在離凸透鏡15cm的地方,在距透鏡30cm的光屏上能得到乙個清晰的像,此像是的實像。

分析:在這裡我們知道了物距和像距,根據總結出的知識點⑤,物體在2倍焦距以外時,像在2倍焦距和焦距之間;物體在2倍焦距和焦距之間時,像在2倍焦距以外。15cm小於30cm,15cm應該是2倍焦距和焦距之間,30cm應該在2倍焦距以外,所以成倒立放大的實像。

這種型別的題目在考試中還比較多,但都是可以用我們總結歸納出的知識來解決。根據凸透鏡成像特點,我們發明了很多諸如照相機之類的光學元件。

照相機就是利用凸透鏡成倒立縮小的實像的特點,那麼被拍照的景物就應該在照相機鏡頭的2倍焦距以外。

幻燈機、投影儀,利用凸透鏡成倒立放大的實像的特點,這時幻燈片,膠片就要放在2倍焦距和焦距之間,又因為此時所成的像是倒立的,所以為了看到正立的像,幻燈片就要倒放在幻燈架上。

放大鏡,利用凸透鏡成放大的虛像的特點,這時被觀測的物體必須放在焦距以內。

結合凸透鏡成像的特點,對這些光學元件的考察在中考中也是經常出現的。

例6用照相機照相時,物體在膠卷上形成()

a.縮小的倒立的實像

b.放大的正立的實像

c.縮小的正立的實像

d.縮小的倒立的實像

分析:這種題相對簡單,照相機就是成倒立的縮小的實像,答案選d

例7把凸透鏡正對太陽光,可在距凸透鏡10 cm處得到乙個最小最亮的光斑。若用此透鏡來觀察郵票上較小的圖案,則郵票到透鏡的距離應()

a.大於10 cm

b.小於10cm

c.大於20cm

d.在10cm和20cm之間

分析:凸透鏡正對太陽光,在10cm遠處得到乙個最小最亮的光斑,說明些透鏡的焦距為10cm。用它來觀察較小的物體,就是說把它當成放大鏡使用,放大鏡的成像特點是,物體在凸透鏡焦距以內成正立放大的虛像,所以答案是b。

對於這種直接套用凸透鏡成像原理對這些元件考察的,我們不再舉例分析,還有一些稍微複雜的,需要我們結合我們所歸納出的知識來推理。

例8班裡組織春遊,一位同學拿著相機為另一位同學拍照時,由於疏忽,鏡頭蓋恰好遮擋了相機鏡頭的一半,那麼這張**洗出來後()

a.**上沒有景物

b.**上的景物只有一半

c.**上的景物半明半暗

d.**的全部景物都比正常拍攝的暗些

分析:根據知識點⑥,我們知道,擋住進入鏡頭的部分光後,會使像變暗一些,因此答案為d。

還有更複雜的一些題型,如:

例9放映幻燈片的時候,銀幕上的像太小,想讓像變大些,可以採取的辦法是()

a.將幻燈機移近銀幕,同時使幻燈片遠離鏡頭

b.將幻燈機遠離銀幕,同時使幻燈片遠離鏡頭

c.將幻燈機移近銀幕,同時使幻燈片移近鏡頭

d.將幻燈機遠離銀幕,同時使幻燈片移近鏡頭

分析:做這道題時首先要明確:銀幕到幻燈機鏡頭的距離是像距,幻燈片到鏡頭的距離是物距。

當像有些小而想使像變大一些,根據我們推出的知識點⑧:像大像距大,物距小,可知,要使像變大一點,要減小物距而增大像距。幻燈片靠近鏡頭而幻燈機遠離銀幕,答案選d。

在這裡對知識點⑧一定要很熟練,如果知識點都不熟練,就談不上去分析了。我們再舉一例來對這一知識點加以理解吧。

例10用鏡頭焦距不變的照相機給同學拍照,底片上成一清晰的全身像,若要改拍半身像,則應該()

a.照相機靠近該同學,鏡頭向前調節

b.照相機遠離該同學,鏡頭向後調節

c.照相機遠離該同學,鏡頭向前調節

d.照相機靠近該同學,鏡頭向後調節

分析:先拍的是全身像,又拍了半身像,同樣大的底片上,半身像相對於全身像來說,像是變大了,根據知識點⑧:像變大時像距變大,鏡頭向前調節,遠離底片。

物距變小,照相機靠近該同學。所以答案應是a

像這類如何調節物距,像距的題型,在考試中可以說是乙個難點,很多學生在這個

方面都覺得無所適從,通過我們的分析,不知道你是否有些理解了呢?

用兩組凸透鏡組合能夠製成放大倍數更高的顯微鏡。顯微鏡中先用物鏡成乙個放大的實像,再通過目鏡成乙個放大的虛像,經過兩次放大,遠遠提高了放大的倍數,使我們看到了肉眼看不到的微小物體。望遠鏡中物鏡先使遠處的物體在焦點附近成實像,目鏡再把這個像放大,從而看清遠處的物體。

人的眼睛中,眼球也好像乙個照相機。晶狀體和角膜的共同作用相當於乙個凸透鏡。近視眼產生的原因就是晶狀體太厚,折光能力太強,來自遠處某點的光在視網膜前就會聚,到達視網膜時已經不是乙個點而是乙個模糊光斑了,這時配戴凹透鏡(近視鏡)就能矯正這個問題。

而遠視眼則是因為晶狀體太薄,折光能力太弱,來自近處的一點光還沒有會聚成一點就達到視網膜了,在視網膜上也形成了乙個光斑,這時配戴凸透鏡(老花鏡)就能矯正。關於眼睛和眼鏡的考察在中考也很多,比如:

例11如圖甲是遠處物體在某人眼睛成像的示意圖,請在圖乙的虛線框中填上適當的透鏡,使遠處的物體成像在視網膜上。

分析:根據圖可以看出光還沒有到達視網膜時就已經會聚,這是近視眼的特徵,需要配戴凹透鏡來矯正。

經過這些分析,你覺得你對凸透鏡成像的知識掌握得怎麼樣,我們來做幾個練習,鞏固一下我們所學到的知識吧!

小練習:

1.某同學將一點燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時,在光屏上得到乙個縮小的像;當蠟燭距透鏡9cm時,在光屏上得到乙個放大的像,這個凸透鏡的焦距可能是()

a.10cmb.8cmc.6cmd.4cm

2.把凸透鏡對準太陽光,可以在距透鏡20cm處得到乙個最小最亮的光斑,若將一物體放在距透鏡前10cm處,則可得到的像為()

a.倒立放大的實像

b.倒立縮小的實像

c.正立放大的虛像

d.正立縮小的實像

3.某同學在郊遊時,用照相機拍照時,乙隻蒼蠅剛好落到鏡頭上,所拍出的**()

a.不能成像

b.成蒼蠅的像

c.成一半像

d.成所拍的景物像,不過像會變暗一些

4.用一焦距不變的照相機給同學們拍集體照,發現兩邊有部分同學未能進入鏡頭,若想使每位同學都能進入鏡頭,下列做法正確的是()

a.照相機遠離同學,鏡頭向前調節

b.照相機遠離同學,鏡頭向後調節

c.照相機靠近同學,鏡頭向前調節

d.照相機靠近同學,鏡頭向後調節

5.物體放在凸透鏡前某一位置時,在凸透鏡中一側離凸透鏡10cm的光屏上成乙個倒立縮小的像,當物體移至凸透鏡前10cm處,所成的是()

a.倒立縮小的實像

b.倒立放大的實像

c.正立放大的虛像

d.正立等大的虛像

6.如圖所示,把蠟燭放在a、b、c、d各點,調節光屏的位置,則:(其中f為焦點,p為二倍焦距處)

(1)在屏上出現的實像最大時,蠟燭放在點上。

(2)當屏上出現與物體等大的實像時,蠟燭放在點上。

(3)當屏上出現縮小的實像時,蠟燭放在點上。

(4)當屏上觀察不到像時,蠟燭放在點上。

(5)當蠟燭放在點上,凸透鏡不可能成像。

(6)若把蠟燭入在c點上,能成倒立的實像,把屏和蠟燭的位置顛倒一下,則成的、倒立的實像。

7.當物體從較遠處逐漸向凸透鏡靠近時,光屏上的像逐漸變________,像到凸透鏡的距離逐漸變________。

8.航空攝影人員從高空給城市拍照,若所用的照相機鏡頭的焦距為80mm,則膠卷與鏡頭的距離應________80mm(填大於,小於或等於),所成的像為縮小像。

9.當凸透鏡焦距為20cm時,要在光屏上成一縮小的像,蠟燭可在距凸透鏡移動,要使像變大些但仍是縮小的,蠟燭應________(填「遠離」或「靠攏」)凸透鏡,同時光屏離凸透鏡應填「近」或「遠」)些。

10.根據圖示來回答:

(1)表示近視眼成像圖的是哪乙個?應配戴什麼眼鏡(鏡片型別)進行矯正?

(2)為了保護視力,我們應注意哪些?

參***:

1.c2.c3.d4.b

5.b6.(1)c;(2)b;(3)a;(4)d;(5)焦;(6)放大,縮小

7.大,大

8.大於,倒立,實

9.40cm外,靠攏,遠

10.(1)第乙個,凹透鏡;(2)不要長時間的看書寫字,看電視等。

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