
凸透镜成像规律
物体放在焦点之外,在凸透镜另一侧成倒立的实像,实像有缩小、等大、放大三种。物距越小,像距越大,实像越大。物体放在焦点之内,在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越小,像距越小,虚像越小。
在光学中,由实际光线汇聚成的像,称为实像;反之,则称为虚像。有经验的物理老师,在讲述实像和虚像的区别时,往往会提到这样一种区分方法:“实像都是倒立的,而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”,当然是相对于原像而言。
平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像,都是正立的;而凹面镜和凸透镜所成的实像,以及小孔成像中所成的实像,无一例外都是倒立的。当然,凹面镜和凸透镜也可以成虚像,而它们所成的两种虚像,同样是正立的状态。
那么人类的眼睛所成的像,是实像还是虚像呢?我们知道,人眼的结构相当于一个凹透镜,那么外界物体在视网膜上所成的像,一定是实像。根据上面的经验规律,视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体,明明是正立的啊?这个与“经验规律”发生冲突的问题,实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。
当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时,物体成倒立的像,当物体从较远处向透镜靠近时,像逐渐变大,像到透镜的距离也逐渐变大;当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成放大的像,这个像不是实际折射光线的会聚点,而是它们的反向延长线的交点,用光屏接收不到,是虚像。可与平面镜所成的虚像对比(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到)。
当物体与透镜的距离大于焦距时,物体成倒立的像,这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的,是实际光线的会聚点,能用光屏承接,是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成正立的虚像。
与凸透镜的区别
一.结构不同
凸透镜是由两面磨成球面的透明镜体组成
凹面镜是由一面是凹面而另一面不透明的镜体组成
二.对光线的作用不同
凸透镜主要对光线起折射作用
凹面镜主要对光线起反射作用
三.成像性质不同
凸透镜是折射成像
凹面镜是反射成像凸透镜是折射成像 成的像可以是 正、倒;虚、实;放、缩。起聚光作用
凹面镜是反射成像 只能成缩小的正立像。起散光作用透镜(包括凸透镜)是使光线透过,使用光线折后成像的仪器,光线尊守折射定律。面镜(包括凸面镜)不是使光线透过,而是反射回去成像的仪器,光线尊守反射定律。
凸透镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。也可把平行光会聚,可把焦点发出的光线折射成平行光。凸面镜只能成正立缩小的虚像,主要用扩大视野。
在“凸透镜的成像规律”中,当物体从该透镜的焦点移动靠近到透镜时,成的虚像是不是越来越小?
是的。
u>2f,成倒立的缩小的实像
u=2f,成倒立的等大的实像
f<u<2f,成倒立的放大的实像
u<f成放大的正立的虚像
巧记凸透镜成像规律山东德州宁津县刘营伍中学 商玉芹 在探究凸透镜成像规律时,我常教给学生采用分区法识记这一规律。方法如下:
1.画定一直尺
2.在直尺上画出点O,为光心,在O点画一凸透镜。在凸透镜两侧标出一倍焦距点f、二倍焦距点2f。
3.分区,(如图),在凸透镜的左右两侧分成三区O──f为一区,f──2f为二区,2f以外为三区。
4.规律:
物在无穷远时,聚焦点。
物三(区)像二(区)小实倒;
物二(区)像三(区)倒大实;
物一(区)像同侧正大虚;
2F点是成放大缩小像的分界点
F点是成实像虚像的分界点。
在应用和记忆时我们采用标尺:
以物体在凸透镜的左侧为例,“物在无穷远时,聚焦点”是说物体在左侧无穷远时,成像在右侧一倍焦点。“物三(区)像二(区)倒小实”,物体在左侧三区时,成像在右侧二区,特点是,倒立的、缩小的、实像。“物二(区)像三(区)倒大实”物体在二区时,成像在右侧三区,特点是,倒立的、缩小的、实像。“物一(区)像同侧正大虚”物体在左侧一区时,成像在凸透镜的同侧,特点是,正立的、放大的、虚像。
反之,物体在凸透镜的右侧时,也同样成立。
例1、把凸透镜对准太阳光,可在距凸透镜10cm处得到一个最小最亮的光斑,若将一物体放在此透镜主光轴上距透镜30cm处,则在透镜另一侧可得到一个( )
A.倒立 放大的实像 B.倒立缩小的实像 C.正立 放大的虚像 D.正立 缩小的虚像
分析:由题意可以知道凸透镜的焦距为10cm,“把物体放在此透镜主光轴距透镜30cm,”得知物体在三区,由规律“物三像二小实倒”,成像在二区小实倒,答案应B。
例2、在做凸透镜成像实验时,小明将蜡烛放在离凸透镜24cm处,光屏上得到一个倒立、缩小的清晰的像,则此凸透镜的焦距可能是( )
A.10cm B.12cm C.20cm D.48cm
分析:“在光屏上得到一个倒立、缩小的清晰的像,”这一特征为二区像的特征“倒小实”。由我们总结的规律“物三像二倒小实”因此物体在三区。U>2f,物距为24cm,即24cm>2f,f<12cm。
答案:A
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凸透镜的成像规律以及应用: 物 距(u) 像的性质 像 距( v ) 像物位置关系 应用举例 u > 2f 倒立、缩小、实像 f 2f 像物异侧 幻灯机 u = f 不成像 / 像的虚/实、正/倒立、像物同/异侧转折点 u < f 正立、放大、虚像 v > u 像物同侧 放大镜、老花镜