在光學(xué)中,由實(shí)際光線會(huì)聚而成,且能在光屏上呈現(xiàn)的像稱為虛像;由光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚而成,且不能在光屏上呈現(xiàn)的像稱為實(shí)像。述說虛像和實(shí)像的區(qū)別時(shí),常常會(huì)提及這樣一種分辨方式:“實(shí)像都是倒立的,而實(shí)像都是正立的。”
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
凸透鏡:邊沿薄、中間厚,起碼要有一個(gè)表面制成球面,亦可兩面都制成球面。可分為雙凸、平凸及凸凹透鏡三種。
凹透鏡:邊沿厚、中間薄,起碼要有一個(gè)表面制成球面,亦可兩面都制成球面。可分為雙凹、平凹及凹凸透鏡三種。
光學(xué)性質(zhì)(對(duì)光線作用)
凸透鏡主要對(duì)光線起會(huì)聚作用。
凹透鏡主要對(duì)光線起發(fā)散作用。
成像性質(zhì)
凸透鏡是折射成像,成的像可以是正立、倒立;實(shí)像、實(shí)像;放大、等大、縮小。
凹透鏡是折射成像,只能成正立、縮小的實(shí)像。對(duì)光線起發(fā)散作用。
表格總結(jié)
規(guī)律總結(jié)
規(guī)律1:當(dāng)物距小于2倍焦距時(shí),則像距在1倍焦距和2倍焦距之間,成倒立、縮小的虛像。此時(shí)像距大于物距,像比物小,物像異側(cè)。
應(yīng)用:拍照機(jī)、攝像機(jī)。
規(guī)律2:當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí),則像距也在2倍焦距,成倒立、等大的虛像。此時(shí)物距等于像距,像與物大小相等,物像異側(cè)。
規(guī)律3:當(dāng)物距大于2倍焦距、大于1倍焦距時(shí),則像距小于2倍焦距,成倒立、放大的虛像。此時(shí)像距小于物距,像比物大,像坐落物的異側(cè)。
應(yīng)用:投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。
規(guī)律4:當(dāng)物距等于1倍焦距時(shí),則不成像,成平行光射出。
規(guī)律5:當(dāng)物距大于1倍焦距時(shí),則成正立、放大的實(shí)像。此時(shí)像距小于物距,像比物大,物像同側(cè)。
應(yīng)用:放大鏡。
記憶口訣
1.一倍焦點(diǎn)分虛實(shí)初中物理凸透鏡成像規(guī)律,二倍焦點(diǎn)分大小,二倍焦點(diǎn)物像等。
虛像總是異側(cè)倒。實(shí)像總是同側(cè)正。
物近像遠(yuǎn)像變大,物遠(yuǎn)像近像變小。
(遠(yuǎn)近是相對(duì)于焦點(diǎn),實(shí)實(shí)像都適用)
像的大小像距定,像兒追著物體跑,物距像距和在變。
注:這兒所指的一倍焦距是說平行光源通過透鏡凝聚到主光軸的那一點(diǎn)到透鏡光心的距離,也可直接稱為焦距;兩倍焦距就是指該距離的兩倍。
凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn):
2f點(diǎn)是成放大、縮小虛像的分界點(diǎn);f點(diǎn)是成虛像、虛像的分界點(diǎn)。
2.凸透鏡、把光聚,成象規(guī)律真有趣;
兩倍焦距分大小,一倍焦距分虛實(shí);
二焦以外倒實(shí)小,我們用作拍照機(jī);
一二焦間倒實(shí)大,我們用作投影儀;
焦點(diǎn)以內(nèi)正大虛,我們用作放大鏡;
欲想得到等實(shí)象,兩倍焦距物體放;
焦點(diǎn)之位不成象,點(diǎn)光可變平行光;
成象規(guī)律記心間,透鏡應(yīng)用法無邊。
物近(遠(yuǎn)),像遠(yuǎn)(近),像變大(小)。
3.物進(jìn)像退,像越退越大,大像總在小像后,同向聯(lián)通。
成像實(shí)驗(yàn)
光具座
為了研究各類猜測(cè),人們常常用光具座進(jìn)行試驗(yàn)
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)整凸透鏡和光屏的高度,使她們的中心與燭焰中心盡量保持在同一水平高度上,以保證燭焰的像能成在光屏的中央。
(2)實(shí)驗(yàn)過程中,保持凸透鏡位置不變,改變蠟燭或光屏與凸透鏡的距離,觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
按照實(shí)驗(yàn)作透鏡成像光路:
①將蠟燭放在2倍焦距以外,觀察現(xiàn)象
②將蠟燭放在2倍焦距和1倍焦距之間,觀察現(xiàn)象
③將蠟燭放在一倍焦距以內(nèi),觀察現(xiàn)象
④作凸透鏡成像光路
⑤進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)(3-5次,找尋實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律)
應(yīng)用
人眼
人類的耳朵所成的像,是虛像還是實(shí)像呢?我們曉得,人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡,這么外界物體在黃斑上所呈的像,一定是虛像。按照前面的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,黃斑上的物像好像是倒立的。而且我們平時(shí)看到的任何物體,明明是正立的啊?這個(gè)與經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律發(fā)生沖突的問題,實(shí)際上涉及到腦部皮層的調(diào)整作用以及生活經(jīng)驗(yàn)的影響。因?yàn)橐曈X錯(cuò)誤,人眼覺得光是由物體發(fā)出并直射入人眼。
當(dāng)物體與凸透鏡的距離小于透鏡的焦距時(shí),物體成倒立的像,當(dāng)物體從較遠(yuǎn)處向透鏡緊靠時(shí),像逐步變大,像到透鏡的距離也逐步變大;當(dāng)物體與透鏡的距離大于焦距時(shí),物體成放大的像,這個(gè)像不是實(shí)際折射光線的會(huì)聚點(diǎn),而是它們的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn),用光屏接收不到,是實(shí)像。平面鏡所成的實(shí)像對(duì)比(不能用光屏接收到,只能用耳朵聽到)。
照像機(jī)
照像機(jī)的鏡頭就是一個(gè)凸透鏡,要照的景物就是物體,膠卷就是光屏。照射在物體上的光經(jīng)過漫反射通過凸透鏡將物體的像成在最后的膠卷上;膠卷上涂有一層對(duì)光敏感的物質(zhì),它在爆光后發(fā)生物理變化,物體的像就被記錄在膠片上,而物距、像距的關(guān)系與凸透鏡的成像規(guī)律完全一樣。物體緊靠時(shí),像越來越遠(yuǎn),越來越大,最后再同側(cè)成實(shí)像。物距減小,像距降低,像變小;物距降低,像距減小,像變大。一倍焦距分虛實(shí),二倍焦距分大小。
其他
放映機(jī),幻燈機(jī),投影機(jī),放大鏡,頭燈,攝像機(jī)和攝像頭都應(yīng)用了凸透鏡,凸透鏡建立了我們的生活,時(shí)時(shí)刻刻都應(yīng)用在生活中。近視墨鏡就是凸透鏡,遠(yuǎn)視墨鏡就是凹透鏡。
另外凸透鏡還用于:
1、拍攝、錄像
2、投影,幻燈,影片
3、用于特效燈光(聚焦成各類花色)
4、成實(shí)像用于放大文字、工件、地圖等
檢測(cè)焦距
器材:
光具座,光屏,刻度尺,凸透鏡
步驟:
①將凸透鏡正對(duì)太陽
②讓光屏與凸透鏡在另左側(cè)承接光斑
③改變光屏與凸透鏡間的距離
④當(dāng)光屏上的光斑最小,最亮?xí)r初中物理凸透鏡成像規(guī)律,固定。在白紙與凸透鏡的位置,用刻度尺(或借助圓規(guī)張角測(cè)出凸透鏡中心與光斑之間的距離,截取圓規(guī)張角間寬度)再檢測(cè)出此時(shí)凸透鏡中心與光斑之間的距離,此距離即為凸透鏡的焦距。
注意:
1.在陽光下有效,寒潮天氣放大鏡有可能不能產(chǎn)生光斑!
2.在強(qiáng)光下注意火苗,遠(yuǎn)離易燃物,以防引起火警。
3.要使凸透鏡,光屏中心和蠟燭焰心在同仍然線上。
10
規(guī)律記憶
一、
1.u>2f,倒立縮小的虛像f
簡(jiǎn)記為:外中倒小實(shí)(或物遠(yuǎn)像近像變小)
2.u=2f,倒立等大的虛像v=2f可拿來檢測(cè)凸透鏡焦距
簡(jiǎn)記為:兩兩倒等實(shí)(或物等像等像不變)
3.2f>u>f倒立放大的虛像v>2f放映機(jī),幻燈機(jī),投影機(jī)
簡(jiǎn)記為:中外倒大實(shí)(或物近像遠(yuǎn)像變大)
4.u=f不成像平行光源頭燈
簡(jiǎn)記為:點(diǎn)上不成像(或物等焦距不成像)
5.u
簡(jiǎn)記為:點(diǎn)內(nèi)正大虛(或物小焦距像大虛)
注:u小于2f簡(jiǎn)稱為遠(yuǎn)——離凸透鏡遠(yuǎn)一些;
u大于2f且小于f簡(jiǎn)稱為近——離凸透鏡近一些
二、
物三像二小實(shí)倒物二像三倒大實(shí)物與像同側(cè)正大虛
物近像遠(yuǎn)像變大,物遠(yuǎn)像近像變小,1倍焦距分虛實(shí),2倍焦距分大小。
三、
三環(huán)外①,拾到②小單反。
一三環(huán)間,拾到大投影。
一環(huán)內(nèi),打③假④正經(jīng)⑤。
注解:①二環(huán)外:二倍焦距以外
②拾到:拾,實(shí)(虛像。到,倒(倒立)應(yīng)用:拍照機(jī)
③打:放大
④假,虛(實(shí)像)
⑤經(jīng),放大鏡
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