放大镜的成像规律(初中光学最难——探究凸透镜成像的规律总结建议收藏)

Posted 2023-05-27

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探究凸透镜成像的规律

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实验设想

如上图将物体放在凸透镜前，由远及近移动物体至凸透镜，观察物体经凸透镜后的成像情况，通过物距与相距的关系进一步定量分析实验情况。

重要物理概念：

1. 物距：物体到透镜的距离称为物距（μ）

2. 相距：像到透镜的距离称为相距（ν）

3. 实像：能在光屏上呈现的像，它是由实际光线会聚而成的

实验步骤

用一支蜡烛作为发光物体，一块白色的硬纸板作为光屏，研究烛焰的成像情况。

①组装实验装置，将烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心调整到同一高度，确保成像在光屏中心。

②将凸透镜固定在光具座中间某刻度处，把蜡烛放在较远处，使物距μ＞2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像，观察实像的大小和正倒。改变物距μ，仍使μ＞2f，重复实验，观察像的大小和正倒。

③把蜡烛向凸透镜移近，改变物距μ，使μ=2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。

④把蜡烛向凸透镜移近，改变物距μ，使f＜μ＜2f，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。改变物距μ，仍使f＜μ＜2f，重复实验，观察实像的大小和正倒。

⑤把蜡烛向凸透镜移近，改变物距μ，使μ=f，观察能否成像。

⑥把蜡烛向凸透镜移近，改变物距μ，使μ＜f，发现在光屏上不能得到蜡烛的像，此时成虚像，应从光屏这侧向透镜里观察蜡烛的像，观察虚像的大小和正倒。

实验结论

根据上面的探究活动，可以归纳出如下结论：

①当μ＞2f时，f＜ν＜2f，成倒立、缩小的实像，物像在透镜两侧，应用：照相机、摄像机

②当μ＝2f时，ν＝2f，成倒立、等大的实像，物像在透镜两侧，二倍焦距点是放大和缩小实像的分界点，应用：测焦距

③当f＜μ＜2f时，ν＞2f，成倒立、放大的实像，物像在透镜两侧，应用：幻灯机、投影仪、电影放映机

④当μ＝f时，不成像，焦点是实像和虚像的分界点

⑤当μ＜f时，光屏上不成像，在物体同侧成正立、放大的虚像，物像在透镜同侧，应用：放大镜

总结：

1. 成实像时：物距变小，像距变大，像变大；物距变大，相距变小，像变小。

2. 成虚像时：物距变小，像距变小，像变小；物距变大，相距变大，像变大。

小结

凸透镜成像的规律

焦距：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小．

实像：物远像近像变小，物近像远像变大．

虚像：物远像远像变大，物近像近像变小．

中考再现

1.（2018•苏州30）学过透镜知识后，小明实验小组在光学实验室(暗室)想对学过的知识进行深入研究，可用的器材有:光源S(视为点光源)、圆形凸透镜(直径为D)、光具座、光屏(足够大).经讨论他们决定先从测凸透镜的焦距开始.

(1)在光屏中央画一个与凸透镜直径相同的圆，找出圆心O'.

(2)将光源、凸透镜和光屏放在光具座上，调节它们的高度，使光源、凸透镜光心和在同一水平直线上.

(3)固定凸透镜的位置，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动，直到光屏上的光斑，就可以从光具座上读出凸透镜的焦距，此时各器材在光具座上的位置如图甲所示，该凸透镜的焦距为 cm.

(4)为了验证测出的焦距值是否准确，小明提出可以左右移动光屏，若光屏上的光斑大小不变，则测出的焦距准确.若向右移动光屏，光斑变大，说明本次测出的凸透镜的焦距比真实值 .

(5)在移动光屏的过程中，小明发现在光屏上光斑外侧还有一个暗环，他猜想可能是凸透镜的边框造成的.于是他拆除边框直接将凸透镜固定在光具座上，进行实验验证，发现暗环仍然存在.你认为暗环是如何形成的? .若光源S在左焦点上，光屏在右焦点处，如图乙所示，请你算出此时暗环的面积等于 .