光的折射
(2)實驗時可由大于2倍焦距之外開始,逐漸向凸透鏡靠攏,逐一完成各項實驗步驟。
【例題3】有a、b、c三只凸透鏡,將這三塊凸透鏡放在光具座上做成像實驗,當保持各透鏡到燭焰距離相等的條件時,得到的實驗記錄如表:
由此可知a、b、c三只凸透鏡的焦距關系為 〔 〕
a.fa>fb>fc b. fc >fa>fb,
c. fa<fb<fc d. fb>fc>fa
【解析】
根據凸透鏡成像規律,可采用兩種方法求解:一種是幾何作圖法方法,比較形象直觀地求解;另一種采用數字推理的方法求解。
根據a、b、c成像情況,以及已知三種情況下物距相同這個條件,用作圖法確定出三種情況下,一倍焦距及兩倍焦距的位置,可直觀判斷出:fc >fa>fb
【例題4】在做“研究凸透鏡成像規律”的實驗中,某同學先把凸透鏡固定在光具座上,然后將光屏和點燃的蠟燭分別放置在凸透鏡兩側,如果它在光具座上無論怎樣左右移動光屏,在光屏上都不能呈現燭焰的像,則可能有幾種原因?
【解析】在物距小于焦距時,凸透鏡不會成實像;凸透鏡到物體的距離在1倍焦距處時,成像在無窮遠處;當凸透鏡到物體的距離在1倍焦距外,但接近1倍焦距時,雖然成像,但像的位置離凸透鏡很遠,光具座的長度可能達不到,另外,因為光具座為一直線狀,且光屏不可能太大,所以若光屏、凸透鏡、燭焰三者的中心不在同一高度上,像將會或上或下離開光屏的位置,綜上所述,主要原因有三個:(1)由于物距小于或等于焦距,凸透鏡不能成實像。(2)凸透鏡成實像,但由于物距太小,光屏調不到燭焰的像所在的位置。(3)凸透鏡成實像,但光屏、凸透鏡、燭焰三者的中心不在同一高度。
4.凸透鏡成像規律
(1)列表法
(2)圖像法
物距u和焦距f的關系 像的性質 位置 應用舉例
正立或倒立 縮小或放大 實像或虛像 同側或異側
u>2f 倒立 縮小 實像 異側 照相機
u=2f 倒立 等大 實像 異側
f<u<2f 實像 異側 幻燈機
u=f 不成像
u<f 正立 放大 虛像 同側 放大鏡
【例題5】在研究凸透鏡成像情況的實驗中,當燭焰到凸透鏡的距離是20cm時,在透鏡另一側的光屏上得到一個放大的像,則下列判斷不正確的是 〔 〕
a.該透鏡的焦距是20cm
b.該透鏡可作放大鏡
c.當蠟燭距透鏡的距離是40cm時,光屏上可得到縮小的像
d.當蠟燭距透鏡的距離是10cm時,在光屏上得不到像
【解析】本題是考查靈活運用凸透鏡成像規律分析問題的能力,在凸透鏡成像中,若要分析物體經過透鏡后的成像性質,必須知道凸透鏡的焦距和物距,按凸透鏡成像規律“抓兩點,觀兩變”,本題的關鍵是算出焦距f的大小及物體在鏡前不同位置與焦點的相對位置,再判斷像的性質,根據題意,當u=20cm時,在光屏上得到放大的像,可以知道此像一定是倒立的實像,則f<u<2f,即f<20<2f,所以10cm<f<20cm,當物距u´=40cm時,由于10cm<f<20cm,物的位置u´>2f,在光屏上可以得到縮小的像,當物距u"=10cm時,物體的位置u"<f,在光屏上得不到像,但通過凸透鏡可以觀察到正立、放大的虛像,這種成像規律的應用就是放大鏡。答案應選a。