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)