凸透镜成像的规律(知识清单)
知识清单
一、物距和像距
- 物距:物体到凸透镜光心的距离,常用u表示。
- 像距:像到凸透镜光心的距离,常用v表示。
二、实验器材
实验中需要的器材:蜡烛、凸透镜(已知焦距)、光屏、光具座等。如下图所示
三、蜡烛、透镜、光屏的放置要求
- 为了能让像成在光屏的中央,要调节烛焰 、透镜中心和光屏中心,使之在与光具座平行的一条直线上。(另外一种表述: 要调节烛焰 、透镜中心和光屏中心在同一高度)如图所示:
- 一种错误的表述方法:要调节烛焰、透镜中心和光屏中心在同一直线。如图所示:
四、凸透镜成像规律图示
备注:下列图片中“F”表示焦点,”P”表示2倍焦距处。
- u>2f(物距大于2倍焦距)
- u=2f(物距等于2倍焦距)
- f<u<2f(物距大于1倍焦距小于2倍焦距)
五、凸透镜成像规律
物距(u) | 像距(v) | 像的性质 | 物像位置关系 |
u>2f | f<v<2f | 倒立缩小的实像 | 像与物体在凸透镜的异侧 |
u=2f | v=2f | 倒立等大的实像 | 像与物体在凸透镜的异侧 |
f<u<2f | v>2f | 倒立放大的实像 | 像与物体在凸透镜的异侧 |
u=f | —— | 不成像 | —— |
u<f | —— | 正立放大的虚像 | 与物体在凸透镜的同侧 |
六、像的变化规律
- 总结凸透镜成像规律,可简要归纳成“一焦分虚实,二焦分大小;成实像时,物近像远像变大;成虚像时,物近像近,像变小。”
(1)“一焦分虚实”:物体在一倍焦距以内成虚像,一倍焦距以外成实像。
(2)“二焦分大小”:物距小于二倍焦距,成放大的实像,(焦点除外);物距大于二倍焦距成缩小的实像。
(3)“成实像时,物近像远像变大”:成实像时,物体靠近透镜,像远离透镜,像逐渐变大。
(4)“成虚像时,物近像近像变小”:成虚像时,物体靠近透镜,像也靠近透镜,像逐渐变小。 - 成实像时的变化如图所示:
七、要点提炼
- 测量凸透镜的焦距:利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。(实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm,我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间,太大或太小都不方便)。
- 操作过程中,应固定好蜡烛、凸透镜,然后移动光屏,直到在光屏上得到一个清晰的像为止,读出物距与像距的大小。
- 当物距小于焦距时,无论怎样移动光屏,在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏,透过凸透镜观察火焰的成像情况。