探究凸透鏡成像的規(guī)律

袁利英

探究凸透鏡成像的規(guī)律是光學(xué)的必考內(nèi)容，由于本實驗中物體距凸透鏡的距離不同，成像在不斷變化，且儀器種類較多，同學(xué)們在實驗及解題過程中出現(xiàn)錯誤的幾率較大，因此必須多練習(xí)，認(rèn)真思考，注意總結(jié)規(guī)律，才能取得較好的成績。

例1，根據(jù)照相機(jī)、投影儀、放大鏡所成像的特點，小明和小華利用蠟燭、火柴、凸透鏡、光屏、光具座等實驗器材，做了探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗。

1.根據(jù)本實驗的內(nèi)容，請你提出一個適合探究的問題：____。

解析：本實驗探究的主題是凸透鏡成像的規(guī)律，所以，可以提出：凸透鏡成像有什么規(guī)律（特點）？主要從照相機(jī)、投影儀、放大鏡所成像的特點論述，如從物距的變化，觀察像的虛實、大小、正倒變化等。

2.根據(jù)照相機(jī)、投影儀、放大鏡所成像的特點，請你提出幾個關(guān)于凸透鏡成像的猜想。

解析：通過生活經(jīng)驗，可以提出猜想：照相機(jī)能使物體成縮小的像，照相時物體離照相機(jī)較遠(yuǎn)，因此，當(dāng)物體離凸透鏡較遠(yuǎn)時，可能成縮小的像；投影儀能使物體成放大的像，成像時物體離投影儀較近，因此，當(dāng)物體離凸透鏡較近時，可能成放大的像；放大鏡成的像也是放大的，跟投影儀成的像卻不同，猜想正確與否，可以通過后面的實驗驗證。

3.實驗時，小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規(guī)律，進(jìn)行了如下操作，并得到了相關(guān)結(jié)論，請你將探究部分補(bǔ)充完整。

（1）將一束平行光射向凸透鏡，光路圖如圖1，則該透鏡的焦距為____cm。

（2）小明將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，使蠟燭和光屏位于凸透鏡兩側(cè)，如圖2，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏的中心大致在____，目的是____。

（3）開始實驗時，將蠟燭放在離凸透鏡的距離盡量____（填“遠(yuǎn)”或“近”）的位置，并點燃蠟燭。

解析：實驗的設(shè)計要考慮儀器和實驗效果。實驗方案要可行，觀察到的實驗現(xiàn)象要能驗證猜想是否正確，（1）進(jìn)行本實驗前必須要知道測量凸透鏡焦距的方法，否則實驗過程中將無法總結(jié)出規(guī)律，（2）蠟燭、透鏡和光屏三者的放置是一個細(xì)節(jié)，如果放置不當(dāng)將影響像的位置，有可能觀察不到像，（3）為使實驗順利進(jìn)行，可先將蠟燭放在離凸透鏡較遠(yuǎn)的位置，逐漸將蠟燭靠近凸透鏡，觀察光屏上像的變化。

4.小明和小華的實驗過程如下：

（1）移動蠟燭，然后移動光屏得到清晰的像，

在光屏上找到一個和照相機(jī)成的像相同的像；

在光屏上找到一個和投影儀成的像相同的像；

移動蠟燭觀察凸透鏡作為放大鏡所成的像，

（2）隨著物距的變化，像距也有所變化，成實像時，物距減小，像距____，像也____。

解析：實驗步驟合理與否決定實驗的可信度，本實驗要注意透鏡焦距的大小，在實驗中，整體比較物距變化帶來的像距變化，將實驗結(jié)果記錄在表1中，由表1可知，成實像時，隨著物距減小，像距逐漸增大，像也逐漸增大。

5.在實驗中，出現(xiàn)下列現(xiàn)象，請你思考分析并解釋原因。

（1）實驗開始時，小明無論如何移動光屏均找不到像，原因是____。

（2）實驗中，他們和別的組的物距一樣，但像距不一樣，原因是他們找到的像不是____的像。

（3）物距“可時，光屏上一片光亮，____（填“是”或“不是”）成的像。

解析：（1）本實驗中，如果最初沒有將燭焰、透鏡、光屏中心調(diào)整在同一高度，則可能找不到像，或看到不完整的像，或看到像偏上、偏下，（2）實驗中，在物距相同的情況下，所得的像距也應(yīng)該是相同的，如果他們和別的組的物距一樣，但所測像距不同，則他們找到的像一定不是最清晰的像，（3）物距u=f時，物體放在了凸透鏡的焦點上，此時光線通過凸透鏡平行射出，則在光屏上得到的是一個與凸透鏡大小相同的圓形光斑，不是成像。

6.通過實驗，小明和小華總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律是____。

解析：實驗過程中，要求每個現(xiàn)象至少做兩組數(shù)據(jù)，實驗結(jié)論的得出必須有數(shù)據(jù)的支撐，當(dāng)u>2f時，成倒立、縮小的實像；當(dāng)u=2f時，成倒立、等大的實像：當(dāng)f

7.實驗反思時，同學(xué)們提出如下問題，請你給出

答案：

（1）在做凸透鏡成像的實驗時，將手指放在凸透鏡上，擋住部分凸透鏡，光屏上會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

（2）用照相機(jī)照相時，如果有一個小泥點在鏡頭上，照片上能看到嗎？

解析：（1）用手指擋住部分凸透鏡，蠟燭、凸透鏡和光屏所在的位置均沒有變化，只是透過凸透鏡的光減少，不會影響成像的性質(zhì)，只是所成的像會暗一些，（2）用照相機(jī)照相時，如果有一個小泥點在鏡頭上，小泥點所起的作用只是擋住了一些光線，而小泥點的形狀在照片上是不能看到的。

責(zé)任編輯：程哲