凸透镜成像规律的实验探究
【考法综述】 1.测量焦距。
2.为了使像成在光屏的中央,实验前需将物体、凸透镜、光屏的中心调整到同一高度。 3.判断成像情况。
4.成像规律在生活中的基本应用。 5.与近视眼和远视眼原理、矫正相结合。 【解法探讨】
例1.(2019广安)小明想探究凸透镜成像规律,他选用了焦距为10cm的凸透镜进行实验。 (1)当蜡烛、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时,光屏中央呈现出清晰的像,则该像是倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像,生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像原理工作的;
(2)在光屏上得到清晰的像后,小聪取下自己的近视眼镜放在烛焰和凸透镜之间,发现光屏上的像变得模糊,为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像,可保持蜡烛和凸透镜位置不变,将光屏 (选填“远离”或“靠近”)凸透镜移动到适当位置;
(3)蜡烛随着燃烧而变短,为了使像仍能成在光屏中央,这时最合理的调整是 。 A.只需将凸透镜向下移动一些 B.只需将光屏向上移动一些 C.将凸透镜和光屏都向下移动一些 D.以上方法都可以
【答案】(1)放大 投(3)AB
【简析】(1)由图可知,此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间,所以成倒立、放大的实像,备选项投影仪是该规律的应用。
(2)近视眼镜是凹透镜,在凸透镜的前方放一个凹透镜,会使原来会聚的光线延后会聚,所以光屏向后移动,远离凸透镜。
(3)蜡烛在燃放中不断缩短,向下移动,光屏上的像向上移动,要使像能够成在光屏中央,一是可以向上移动光屏;二是向上移动蜡烛;三是向下移动凸透镜。所以AB均可。
影仪 (2)远离
例2.(2018安顺)在《探究凸透镜成像规律》的实验中:
(1)如图甲,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f= cm:实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心,使它们在 高度上。 (2)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,在光屏上可得到一个清晰的倒 立、 的实像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是 。
(3)实验时,由于实验时间较长,蜡烛变短,烛焰的像在光屏上的位置会向方移动 (选填“上”或“下”)。
(4)如图丙,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 眼镜(选填“近视”或“远视”)。
【答案】(1)10.0 同一 (2)放大 投影仪 (3)上 (4)远视
【简析】(1)由甲图可知,焦点到凸透镜的距离为20.0cm﹣10.0cm=10.0cm,所以凸透镜的焦距f=10.0cm;为了使像成在光屏中心,实验开始前,应将发光体、凸透镜和光屏中心调节在同一高度上。
(2)由乙图可知,当蜡烛在刻度尺的10.0cm处,所以物距u=25.0cm﹣10.0cm=15.0cm,物距在一倍焦距和二倍焦距之间,所以成倒立放大的实像,利用这个规律制成的光学仪器如投影仪、幻灯机、电影放映机等。
(3)凸透镜成倒立的实像,蜡烛由于燃烧逐渐变短,相对于凸透镜向下移动,所以像逐渐向上移动。
(4)将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,光屏上原来清晰的像变模糊了,他只将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到蜡烛清晰的像,说明提前成像了,所以放置的是使光线会聚的凸透镜,这种眼镜是用来矫正远视眼的。 【解法小结】
1.测量凸透镜焦距的一般方法:平行光聚焦法。亮点为焦点,焦点到光心的距离即为焦距,注意:长度测量要估读到分度值的下一位。
2.记住凸透镜成像的基本规律及其在生活中的基本应用。
(1)物距大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,像在1倍焦距和2倍焦距之间;主要应用:照相机、摄像机等。
(2)物距在在1倍焦距和2倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,像在2倍焦距外,主要应用:投影仪、幻灯机、电影放映机等。
(3)物距在在1倍焦距以内时,成正立、放大的虚像,像与物同侧,主要应用:放大镜。 (4)成实像时,物距越远,像越小;像距越大,像越大;像体移动的方向与物体移动的方向相同。
(5)当物距等于像距等于二倍焦距时,成等大实像,可以利用此规律确定焦距。 (6)成实像时,像和物体的移动方向恰好相反。 3.了解近视眼与远视眼
(1)远视眼成因:远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像,就会落在视网膜的后方,需要佩戴凸透镜。
(2)近视眼成因:远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像,就会落在视网膜的前方,需要佩戴凹透镜。
4.凹透镜对光有发散作用,会使光线延后会聚。 【提升训练】
1.(2019广元)小华用光具座研究凸透镜成像规律,按如图调整完毕,在光屏上得到蜡烛烛焰清晰的像.
(1)保持蜡烛、凸透镜、光屏位置不变,小华用不透光的纸板遮住凸透镜上半部分,则在光屏上观察到的像是 (填选项前的字母)。
A.烛焰的上半部分,亮度变暗 B.烛焰的下半部分,亮度变暗 C.完整的烛焰,亮度变暗 D.完整的烛焰,亮度不变
(2)保持凸透镜位置不变,将蜡烛与光屏位置对调,光屏上也能得到烛焰清晰的 像, (选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”)就是根据这种成像原理设计的。 【答案】(1)C (2)投影仪
2.(2018贵州)某同学在“探究凸透镜成像规律”实验时,点燃的蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图甲所示。