水也能做透鏡

華慶富

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里使用的透鏡是玻璃做的，實(shí)際上，像水、水晶、透明塑料等等透明的物質(zhì)都可以用來(lái)制作透鏡。現(xiàn)在我們就一起來(lái)看看水做成的透鏡有什么樣的功能。

1 用水做透鏡

例1 小華用鐵絲繞成一個(gè)內(nèi)徑約4mm的圓環(huán)，將圓環(huán)在清水中浸一下后取出，形成一個(gè)“水透鏡”。

（1）通過(guò)“水透鏡”看到的字如圖所示，此時(shí)“水透鏡”是一個(gè)__________透鏡，將這個(gè)“水透鏡”再向字靠近一點(diǎn)，看到的像會(huì)_________（變大/變小）。

（2）小明猜想“水透鏡”的焦距與水的質(zhì)量有關(guān)，為此他用牙簽在“水透鏡”上輕輕取走一點(diǎn)水，再次觀察，比較前后兩次所成像的大小。觀察時(shí)他應(yīng)該注意控制“水透鏡”到字的_________不變。

（3）小芳用另一個(gè)內(nèi)徑不同的圓環(huán)制作“水透鏡”，看到了倒立、縮小的像，請(qǐng)針對(duì)這一現(xiàn)象，提出一個(gè)新的探究問(wèn)題：_______。

分析：解決此題需要掌握以下內(nèi)容：

（1）①凸透鏡成像的三種情況和應(yīng)用：u>2f，成倒立、縮小的實(shí)像，應(yīng)用于照相機(jī)和攝像機(jī)，2f>u>f，成倒立、放大的實(shí)像，應(yīng)用于幻燈機(jī)和投影儀。u

②凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像變大。凸透鏡成虛像時(shí)，物距減小，像距減小，像變小。

（2）凸透鏡成像時(shí)，所成像的大小與物體到凸透鏡的距離（即物距）有關(guān)，在探究“水透鏡”的焦距與水的質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)利用控制變量法進(jìn)行。

（3）找到兩次實(shí)驗(yàn)的不同之處，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象便可以提出新的實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題。

解答：（1）從圖可知，通過(guò)此透鏡看到的是正立、放大的像，而凹透鏡成正立、縮小的虛像，所以此透鏡為凸透鏡，并且是u

當(dāng)“水透鏡”再向字靠近一點(diǎn)，也就是物距在變小，而凸透鏡成虛像時(shí)，物距減小，像距減小，像變小，所以看到的像會(huì)變小。

（2）因?yàn)橥雇哥R成像時(shí)，所成像的大小與物體到凸透鏡的距離有關(guān)，所以在探究“水透鏡”的焦距與水的質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，改變水的質(zhì)量，比較前后兩次所成像的大小，應(yīng)該控制字到凸透鏡的距離不變。

（3）第一次“水透鏡”成正立、放大的虛像，而改變圓環(huán)的內(nèi)徑后，“水透鏡”成倒立、縮小的像，所以新的探究問(wèn)題可以為：水透鏡成像性質(zhì)與圓環(huán)內(nèi)徑之間有什么關(guān)系？

2 水透鏡的威力

例2 雨過(guò)天晴時(shí)，蔬菜塑料大棚的積水窩相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，此時(shí)為防止陽(yáng)光灼傷蔬菜，菜農(nóng)總是及時(shí)將積水除掉，這是因?yàn)橥雇哥R對(duì)陽(yáng)光有___________作用；人眼看到物體，是因?yàn)槲矬w在視網(wǎng)膜上形成了__________（填“正”或“倒”）立、縮小的__________（填“虛”或“實(shí)”）像。

分析：（1）解決此題要知道中間厚邊緣薄的透鏡是凸透鏡，凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用。

（2）眼睛看物體時(shí)應(yīng)用了凸透鏡成像規(guī)律，u>2f時(shí)，得到倒立、縮小的實(shí)像。晶狀體和玻璃體共同作用相當(dāng)于凸透鏡；視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏。

解答：（1）雨過(guò)天晴時(shí)，蔬菜塑料大棚的積水窩形狀是中間厚、邊緣薄，符合凸透鏡的形狀特點(diǎn)，對(duì)光線有會(huì)聚作用，如果熱量集中，會(huì)造成火災(zāi)；

（2）眼睛的晶狀體和玻璃體共同作用相當(dāng)于凸透鏡實(shí)驗(yàn)中的凸透鏡，視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏。當(dāng)u>2f時(shí)，視網(wǎng)膜上得到倒立、縮小的實(shí)像。

例3 為了防止森林火災(zāi)，在森林里是不允許隨地丟棄透明的塑料瓶的。這是因?yàn)橛晁M(jìn)入塑料瓶后，它對(duì)光的作用相當(dāng)于一個(gè)__________鏡，對(duì)太陽(yáng)光有__________的作用，可能會(huì)導(dǎo)致森林火災(zāi)。

解析：解決此題要知道中間厚邊緣薄的透鏡是凸透鏡，凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用。

因?yàn)槠恐羞M(jìn)入水之后，瓶中的水的形狀是中間厚、邊緣薄，符合凸透鏡的形狀特點(diǎn)，對(duì)光線有會(huì)聚作用，如果熱量集中，會(huì)引起樹葉燃燒，造成火災(zāi)。

答：凸透 會(huì)聚