实验——探究凸透镜成像
【实验原理】光的折射
【实验装置】如下图
【实验关键 】
- 调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使之在一条与光具座平行的直线上。
- 从像的大小、倒立或正立、虚实等三方面研究像的性质。
- 测量物距：蜡烛到凸透镜的距离；测量像距：光屏到凸透镜的距离。
- 观察蜡烛的虚像的方法：在光屏一侧，透过凸透镜观察蜡烛的像。
【要点探究 】
- 怎样才能在光屏上找到“清晰的像”？
提示：缓慢地多次前后移动光屏，并不断比较光屏上像的“清晰程度”，直到光屏上的像“最清晰”为止。 - 随着实验的进行，像在光屏上的位置越来越高，甚至超过了光屏的顶端，为什么？应如何解决？
提示： 凸透镜成实像时，像与物体上下左右都相反 ,蜡烛燃烧的时间越长，蜡烛越短，烛焰的位置就越低，所以像的位置就越高。当发现像的位置超过了光屏的顶端时，有三种方法调整：
(1)将光屏向上移动；
(2)将蜡烛向上移动；
(2)将凸透镜和光屏同时向下移动。 - 凸透镜成放大的实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小的实像时，物距跟像距相比，哪个比较大？
提示：凸透镜成放大的实像时，物距小于像距；成缩小的实像时，物距大于像距。 - 在实验过程中，如何测量凸透镜的焦距？
提示：用平行光垂直照射透镜，在透镜的另一侧用光屏承接到最小、最亮的亮点，测出亮点到凸透镜的距离即可。 - 实验中，用纸遮住透镜的一部分，成像如何？
提示：还是一个完整的像，只是像变暗了。 - 实验中，在透镜前加凸透镜(或凹透镜)像如何变化？
提示：加凸透镜：像距变小，像变小。加凹透镜：像距变大，像变大。 - 实验中，换焦距较大或较小的透镜后像如何变化？
提示：焦距越大，会聚能力越弱，像距变大，像变大；焦距越小，会聚能力越强，像距越小，像变小。
【实验结论】
| 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 |
【命题角度】
- 凸透镜的焦距测量及判断
(1)用平行光垂直照射到凸透镜，在凸透镜的另一侧用光屏接到的最_______(填“大”或“小”)、最亮的点到凸透镜的距离.
(2)移动蜡烛和光屏，使光屏上成倒立、等大的实像，此时物距等于二倍焦距(u=2f). - 光具座的调节：让烛焰、凸透镜和光屏的中学在同一__________(目的是让像能成在光屏的中央).
- 凸透镜对光线的作用：凸透镜对光有____________作用.
- 物体在各个区间段所成像的特点及其所对应的相关应用.
- 像、物、光屏、透镜移动的变化规律.
- 观察虚像的位置(眼睛位于光屏一侧).
- 实验中光屏上找不到像的原因.
(1)烛焰、凸透镜、光屏中心没有在同一____________；
(2)蜡烛位于凸透镜__________倍焦距内；
(3)像的位置超出了光具座的刻度范围. - 用纸遮住凸透镜的一部分，光屏上能否看到完整的像.
- 当光屏上成像时，去掉光屏，人眼在光屏处能否观察到像.
- 实验中蜡烛越烧越短，像的位置变化及调节方法：像逐渐向______移动；要使蜡烛的像成在光屏中央，可向________调节蜡烛或向____________调节凸透镜或向___________调节光屏.
- 在凸透镜和物体之间放眼镜时像的变化及调节方法：
(1)放近视眼镜(凹透镜)时:物距相对于焦距变小、像距相对于焦距变大、像变大;保持凸透镜和眼镜不动,光屏远离凸透镜或蜡烛远离凸透镜,即可在光屏上重新成清晰的像；
(2)放远视眼镜(凸透镜)时:物距相对于焦距变大、像距相对于焦距变小、像变小;保持凸透镜和眼镜不动,光屏靠近凸透镜或蜡烛靠近凸透镜,即可在光屏上重新成清晰的像. - 换焦距较大或较小的透镜后像的变化：
（1）凸透镜的焦距变小:会聚能力__________，像向_________凸透镜方向移动、像变________；
（2）凸透镜的焦距变大:会聚能力__________，像向_________凸透镜方向移动、像变________. - 光折射时光路可逆的应用(蜡烛和光屏互换位置后,光屏上仍能呈现清晰的像)
- 实验改进及完善(蜡烛可以用发光二极管代替,目的是让所成的像稳定并容易对比大小)
