平面鏡成像實驗例3
級別 __ 班級 ____ 人數(shù)
姓名 實驗日期
實驗名稱探討平面鏡成像的特性
實驗的目的是觀察平面鏡的成像情況，找出成像的特點。
實驗設(shè)備 一對相同大小的蠟燭、一塊平板玻璃、一張白紙、一對三角板、一個秤
實驗原理
實驗流程
平面鏡成像有何特點？
2.猜測和假設(shè)：
平面鏡形成的像到平面鏡的距離 物體到平面鏡的距離，像和物體的大小可能是一樣的。
3、設(shè)計實驗并進行實驗：
(一)檢測設(shè)備。
(2)在桌子上鋪白紙，將平板玻璃垂直放置在白紙上，并在紙上記錄玻璃板的位置。
(3) 將點燃的蠟燭放在玻璃板前面。
(4
(5) 觀察兩根蠟燭的位置并記錄下來。
(6)找出平面鏡所成像的特征以及像的位置與物體和平面鏡的位置之間的關(guān)系。
（7）整理設(shè)備，放置整齊。
化學(xué)實驗報告
級別 __ 班級 ____ 人數(shù)
姓名 實驗日期
實驗名稱探討凸透鏡的成像特性
實驗?zāi)康氖翘接懲雇哥R放大和縮小虛像的條件
實驗器材 標(biāo)焦距凸透鏡、光幕、蠟燭、火柴、粉筆 實驗原理
實驗流程
1.問一個問題：
凸透鏡形成縮小虛像需要什么條件？
2.推測和假設(shè)：
(1)當(dāng)凸透鏡縮小虛像時，物距。 （“大于”、“小于”或“等于”）
(2)凸透鏡形成放大虛像時的物距。 （“大于”、“小于”或“等于”）
3. 設(shè)計并運行實驗：
(1)檢測設(shè)備，了解凸透鏡的焦距，并記錄。
(2)安裝光具座，調(diào)整凸透鏡、光幕、蠟燭的高度一致。
(3)找到2倍焦距點，將物體連接到2倍焦距以外的地方，然后連接光幕，直至光幕上形成清晰、上下顛倒、縮小的虛像，記錄此時對應(yīng)的物距。
(4)找到2倍焦距點，將物體連接到2倍焦距內(nèi)的地方，然后連接光幕，直至屏幕成為清晰的上下顛倒的放大虛像，記錄此時對應(yīng)的物距。
(5)整理設(shè)備。
化學(xué)實驗報告
平面鏡成像實驗例4
教學(xué)目標(biāo)
認知目標(biāo)1.了解平面鏡的成像特性
2.知道光反射現(xiàn)象中光路是可逆的
3.了解潛望鏡和萬花筒的光學(xué)原理
技能目標(biāo) 學(xué)習(xí)平面鏡圖像的繪制方法
重點
平面鏡的成像特性
困難
“像”的概念區(qū)分了虛像和實像
教學(xué)流程
考試準備
1.光的直線傳播
2.光的反射現(xiàn)象和反射定理
3.光路可逆
出口
中學(xué)生觀察教材P54照片
聯(lián)覺湖中的倒影是如何形成的？ 為什么它與水面上的風(fēng)景對稱呢？
平面的全身鏡、玻璃板、拋光的金屬板、平靜的海面、大理石、透明的塑料片都可以形成與物體對稱的陰影。
這種具有平坦反射面的全身鏡稱為平面鏡。
新課
1.平面鏡形成的圖像有什么特點？
實驗1 內(nèi)容活動卡P35 實驗1
記錄并用刻度連接蠟燭的位置和蠟燭圖像，
測量蠟燭到鏡子的距離以及蠟燭圖像到鏡子的距離。
由此推論，平面鏡所成的像是實像； 像與物體、平面鏡的距離相等； 圖像和物體的大小相等； 圖像和物體相對于鏡子對稱。
實驗2 內(nèi)容活動卡P35 實驗2
觀察并比較這幅畫與原畫的大小、左右、方位關(guān)系
推導(dǎo)出實像、對稱、大小相等
練習(xí)教材P56思考與練習(xí)1.2.5。
2.平面鏡中的圖像是怎樣形成的？
閱讀課本P54-P55
發(fā)光點S發(fā)出的光束經(jīng)平面鏡反射后進入人眼。 所有反射光線的反向延長線在鏡子后面的S''''處相交。 由于光的直線傳播，人眼感覺反射光是從鏡子后面的S''''發(fā)出的。 看起來S''''正在發(fā)光，但實際上S''''并不發(fā)光。 它是發(fā)光點S在平面鏡中形成的實像。 物體上的每一點都會在平面鏡中產(chǎn)生對應(yīng)的實像點，物體的圖像就會在平面鏡中產(chǎn)生。 像的大小與平面鏡的大小無關(guān)。
平面鏡成像繪圖方法演示
借助物像的對稱性，首先確定像點的位置，隨機取兩條發(fā)散光線并畫出反射光線。 （反射光的反向延伸用實線表示）
如果入射光線沿著反射光線的方向，會發(fā)生什么？
練習(xí)活動卡 P36 思考與討論 1.2。
教材P56思考與練習(xí)3.4.6。
3、平面鏡的應(yīng)用
閱讀課本P55
平面鏡的作用：1.成像2.改變光路
實踐活動卡 P37 探索 1.2.3。
總結(jié)1.平面鏡形成的圖像特性
2. 在平面鏡中形成實像
3、平面鏡的應(yīng)用
手術(shù)
活動卡 P38 家庭實驗 1.2。
板書
1、平面鏡的成像特性
1、平面鏡所成的像是實像；
2、像和物體到平面鏡的距離相同；
3、圖像與物體的大小相等；
4.圖像和物體相對于鏡子對稱。
二、平面鏡成像的原因
1. 光的反射
2、光路可逆
平面鏡成像實驗例5
1.提出問題； 平面鏡是虛像還是實像？ 它是放大還是縮小的圖像？ 圖片的位置在哪里？
2.推測和假設(shè)； 平面鏡形成實像。 圖像的大小等于物體的大小。 像和物體分別位于平面鏡的右側(cè)。
3、擬定規(guī)劃、設(shè)計方案； 實驗原理是光的反射定律。
所需設(shè)備； 蠟燭（兩根）、平面鏡（透明）、秤、白紙、火柴、
實驗步驟；
1、在桌面上鋪一張16K的白紙，用筆在白紙的中心線上畫一條直線，將平面鏡垂直立在這條直線上。
二。 在平面鏡右側(cè)點燃蠟燭，從兩側(cè)都可以看到平面鏡中形成的燃燒蠟燭的圖像。 用不透明紙蓋住平面鏡背面，發(fā)現(xiàn)圖像始終存在，說明光線沒有穿過平面鏡。 這證明平面鏡后面形成的圖像不是實際光線的會聚，而是真實的圖像。
三。 取下遮光紙，將一支未點燃的蠟燭放在平面鏡后面。 當(dāng)蠟燭的高度等于點燃的蠟燭的高度時，你可以看到后面未點燃的蠟燭似乎是點燃的。 說明背面圖像的大小與物體的大小相等。
四。 用筆記錄下點燃和未點燃的蠟燭的位置，取下平面鏡和蠟燭，用刻度尺測量白紙上的標(biāo)記，測量點燃的蠟燭到平面鏡的距離和未點燃的蠟燭（即圖像）到平面鏡的距離。 比較兩個距離的大小。 發(fā)現(xiàn)是相等的。
平面鏡成像實驗例6
【關(guān)鍵詞】光譜儀； 望遠鏡; 階段; 手機
光譜儀是一種重要的角度檢測儀器。 可用于檢測物質(zhì)的反射角、衍射角、折射率、色散率、光波長等[1]。 在使用光譜儀檢測各種數(shù)據(jù)之前，首先要掌握光譜儀的調(diào)節(jié)方法。 并且由于光譜儀的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜：主要有四個部分：望遠鏡、準直器、載物臺、讀數(shù)裝置[2]。 其中，準直器用于形成平行光，望遠鏡用于觀察平行光，載物臺用于放置待測物體，讀數(shù)裝置用于讀取實驗的角度[3]。 此外，還有19個鎖緊微調(diào)螺母和調(diào)焦輪。 中學(xué)生掌握調(diào)節(jié)方法并不容易。
光譜儀在使用之前，首先要實現(xiàn)兩個平行：入射光和出射光都是“平行光”，但這個平行光在整個過程中必須與讀數(shù)度盤“平行”。 第一次平行：需要將望遠鏡調(diào)至無限遠，準直器發(fā)出平行光； 第二次平行：要求調(diào)整望遠鏡、準直器、載物臺上表面與光譜儀中心軸垂直，即與載物臺中心軸垂直[4]。
光譜儀調(diào)節(jié)順序：先粗調(diào)，后細調(diào)，細調(diào)是從望遠鏡到載物臺，再到準直器。
1. 粗調(diào)
粗調(diào)的質(zhì)量往往決定精調(diào)的效率。 因此，人們也想了很多方法來提高粗調(diào)的精度，如增加一個水平儀[5][6]、修改廣角系統(tǒng)、激光對準系統(tǒng)等[4]。 只是那些方法需要增加新的配件，不易普及并降低了光譜儀的復(fù)雜度。 也可將載物臺調(diào)整至最低水平，強制使條形平行[1]，但這些技巧對被測物體的高度有要求。
2. 微調(diào)
由于要做的實驗不同，調(diào)節(jié)用的光學(xué)器件有很多種：平面鏡、雙面平面鏡、棱鏡、光柵等。
2.1 調(diào)整望遠鏡調(diào)至無限遠
調(diào)節(jié)望遠鏡調(diào)至無限遠，是指入射到望遠鏡的平行光聚焦在物鏡的分劃板上。 使用自準直方法。 先調(diào)整無視差物鏡后，調(diào)整方法有很多種：
(1)將光學(xué)裝置按要求放置在載物臺上，如圖1所示，粗調(diào)望遠鏡光軸與鏡面垂直，旋轉(zhuǎn)載物臺，找到模糊的紅色“+”十字線圖像，握住物鏡鎖緊螺絲，拉伸物鏡，直至“+”十字線清晰成像在分劃板上。
圖 1 光學(xué)物品在載物臺上的放置
(2)將光學(xué)器件的反射面靠近望遠物鏡的目鏡前端，如圖2所示，拉伸物鏡直至“+”十字線清晰成像。
圖2
調(diào)整望遠鏡光軸與儀器主軸垂直，兩次找到“+”字十字線的清晰圖像。 對于熟練調(diào)整光譜儀的人來說，使用第一種方法，在聚焦無限遠的同時實現(xiàn)了其中一個成像。 第二種方法，當(dāng)調(diào)整望遠鏡光軸與儀器主軸垂直時，需要重新尋找“+”十字線圖像。
對于初學(xué)者來說，第一種方法有兩個難點：
(1)常常因為望遠鏡的光軸沒有粗調(diào)到垂直于鏡面，導(dǎo)致在望遠物鏡中找不到模糊的“+”十字線圖像；
(2) 粗調(diào)垂直度。 由于實驗進度不同，開啟了部分汞燈和鈉燈。 這種光線干擾，初學(xué)者不知道如何遮擋光線。
實驗過程中，有朋友在這一步卡了40分鐘。 教學(xué)感受是：不要把兩個問題放在一起解決，比如粗略的垂直調(diào)節(jié)和無限遠對焦，一起解決，從而降低彼此的難度。
所以對于初學(xué)者來說，采用第二種方法，避免光線干擾，直接找到“+”十字線圖像，實現(xiàn)無限遠對焦。 由于是清晰的“+”十字線圖像，當(dāng)望遠鏡的光軸調(diào)整到與鏡面垂直時，只要粗調(diào)垂直，物鏡上就會出現(xiàn)“+”十字線圖像，你會立即注意到，這就降低了粗調(diào)的難度。
2.2 調(diào)整望遠鏡光軸與光譜儀中心軸垂直
調(diào)整望遠鏡光軸與光譜儀中心軸垂直，使兩反射面上都能清晰聽到“+”十字線，并與分劃板上的“上十字”重合。 困難在于首先找到圖像。
首先看第一個反射面。 按標(biāo)準要求放置雙面平面鏡、光柵或棱鏡，再次粗調(diào)，用肉眼觀察那些物體的反射面是否與望遠鏡垂直，調(diào)整垂直度。 調(diào)整結(jié)果有兩種，一種看到“+”十字線圖像，另一種看不到。 如果聽到了，就按照“對半法”繼續(xù)調(diào)整即可。
對于初學(xué)者來說，此時往往忽視了粗調(diào)的重要性，導(dǎo)致不垂直。 有經(jīng)驗的人粗調(diào)也有一定的失敗概率，肉眼相對偏差也比較大[4]。 這時，只需向上或向下微調(diào)望遠鏡傾斜螺絲，同時旋轉(zhuǎn)載物臺，如果看不到圖像，則向相反方向微調(diào)，并轉(zhuǎn)移載物臺。 [7]這些微調(diào)程度的方向是不確定的，初學(xué)者很難掌握。
圖3 手機輔助調(diào)節(jié)垂直示意圖、手機成像示意圖
筆者從尺讀望遠鏡的調(diào)節(jié)中得到靈感，利用了人人都有的手機輔助。 如圖3.1所示，將手機調(diào)至死機模式，并將其放置在望遠鏡物鏡的末端。 光線穿過伸縮物鏡到達鏡面。 旋轉(zhuǎn)載物臺平面鏡成像圖片大全，利用人眼的大視野尋找手機圖像——圓形手機像素點群。 如圖3.2所示，當(dāng)手機圖像與管內(nèi)壁圖像同心時，人眼應(yīng)停止通信。 此時，如果人眼處于物鏡水平以下，可以微調(diào)望遠鏡的傾斜螺桿，將物鏡端部降低一點，同時調(diào)整載物臺爬升一點。 半途而廢的體現(xiàn)。 否則，向相反方向調(diào)整。 事實上，最終手機的成像與物鏡處于同一高度。 這些尋找“+”字的方法看上去很有針對性，而且不需要經(jīng)驗來判斷調(diào)整方向，很容易為中學(xué)生掌握。
旋轉(zhuǎn)載物臺找到第二個十字線圖像，如果找到，繼續(xù)用對半調(diào)整方法進行調(diào)整。 如果找不到第二個十字線圖像，請重復(fù)前面的步驟，并使用手機輔助。
唯一需要注意的是，無論你如何調(diào)整，結(jié)果都不應(yīng)該使望遠鏡和舞臺明顯偏離水平。
由于不同光學(xué)器件的調(diào)節(jié)不能相互替代[8]，為了防止二次垂直調(diào)節(jié)，如果做“最小偏轉(zhuǎn)角法測量棱鏡材料折射率”的實驗，必須使用棱鏡來調(diào)節(jié)垂直； 如果做“用透射光柵測量光波波長”的實驗，就必須用光柵來調(diào)節(jié)垂直光學(xué)裝置。 連接就是準直器的調(diào)節(jié)，比較簡單。 當(dāng)垂直狹縫被拉伸，在調(diào)節(jié)后的望遠鏡中看到清晰的圖像時，就實現(xiàn)了平行光的調(diào)節(jié)； 將狹縫旋轉(zhuǎn)90°，調(diào)整狹縫與望遠鏡分劃板中心水平線重合，實現(xiàn)與望遠鏡同軸，即垂直于光譜儀中心軸[9]。
3. 推論
光譜儀作為光學(xué)中重要的基礎(chǔ)儀器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)困難。 最困難的是調(diào)整望遠鏡與光譜儀中心軸的垂直度。 本文通過困難分離和手機輔助的方法，避免了找不到圖像的漫無目的地狀態(tài)平面鏡成像圖片大全，實現(xiàn)了中學(xué)生全程的有目的的調(diào)整。 雖然所有的困難都是針對初學(xué)者的，但實驗課的時間短不足以讓中學(xué)生熟練掌握一門樂器。 目前，一些虛擬現(xiàn)實技術(shù)使用筆記本軟件來構(gòu)建光譜儀。 如果這些軟件在有條件的地方推廣，中學(xué)生就可以隨時在自己的筆記本上進行長時間的練習(xí)。 我相信這個困難會自行解決。
參考
[1] 陳麗娜. 一種簡便的光譜儀調(diào)節(jié)方法[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù), 2011, 9(1): 20-21.
[2] 王幸福，葛志勇，張文，張海燕。 光譜儀平差創(chuàng)新教學(xué)方法[J]． 科技情報，2009，26（11）：128+107。
[3] 胡曉波，聶麗青，劉養(yǎng)正。 光譜儀快速調(diào)節(jié)方法的探索[J]． 西安工程大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008, 6(1): 69-72。
[4] 王小槐. 光譜儀調(diào)節(jié)和使用中的難點及解決辦法[J]. 實驗室研究與探索，2007，26（2）：35-37。
[5]徐飛，羅端斌。 光譜儀平差實驗教學(xué)方法分析[J]． 大學(xué)化學(xué)實驗，2013，26（4）：35-36。
[6]葛松華，唐亞明。 一種簡便的光譜儀調(diào)節(jié)方法[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù), 2006, 4(6): 62-63。
[7] 朱慧明，梁祿光，付巖。 光譜儀實驗中望遠鏡和載物臺的快速調(diào)整方法[J]. 大學(xué)化學(xué)實驗，2006，19(1)：51-54。
[8] 王敏. 光譜儀的調(diào)節(jié)難點、調(diào)節(jié)方法及遷移應(yīng)用[J]． 電子世界，2014，36（1）：87。