凸透镜成像规律

发表于： 2019年2月28日 2022年2月12日
分类：知识点总结, 透镜及其应用
标签：像距, 光具座, 光屏, 凸透镜, 凸透镜成像, 实像, 实验, 物距, 虚像

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。

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

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：

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）

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

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：

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。

概念自查

(Y06020101)小孔成像是光的_______形成的实像，平面镜成像是光的_______形成的虚像，透镜成像是光的_______形成的像。

(Y06020102)在探究“凸透镜成像”的实验中，所选用的器材有蜡烛、火柴、光屏、__________、光具座等；实验前调整________、__________、_______的中心在_____________。

(Y06020103) 在探究“凸透镜成像”的实验中：
(1)当物距______于焦距时，成倒立实像；当物距______于焦距时，成正立虚像，并且虚像比物体的尺寸_______；
(2)当物距大于2倍焦距时，在_____________得到了_____、_________的实像；
(3) 当物距等于2倍焦距时，像距等于2倍焦距，得到了_____、_________的实像；
(4) 当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，在_____________得到了_____、_________的实像；

(Y06020104) 在探究“凸透镜成像”的实验中，我们发现成虚像与实像的分界点是__________；在成实像时，物距增大时，像距_______，像的尺寸_________.

(Y06020105)能用眼睛看到，不能用光屏接受到的是_____ 像；既能用眼睛看到，又能呈现在屏上的是________像。

思考与练习

(S06020101)在探究凸透镜成像规律的实验中，思考并回答下列问题：
问题1：实验时，对蜡烛、凸透镜和光屏的高度有什么要求?
问题2：要在光屏上得到更小的清晰的像，该如何调节蜡烛和光屏的位置?

同步练习一

(T06020101)把蜡烛放在距离凸透镜50 cm处,在透镜另一侧的光屏上观察到倒立、缩小的清晰像。那么凸透镜的焦距不可能是()
A.5 cm B.10 cm C.20 cm D.30 cm

(T06020102)把凸透镜正对着太阳光,可在距凸透镜15 cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将某一物体放在此透镜前20 cm处,可得到一个()
A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像
C.正立、放大的实像 D.正立、放大的虚像

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