透鏡奧秘知多少

付玉梅

西漢年間，《淮南萬畢術》中記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則生火，”為什么冰透鏡對著太陽能聚光使艾絨起火？今天我們一起來探索透鏡的奧秘。

認識透鏡

中間厚、邊緣薄的透鏡是凸透鏡，凸透鏡對光線有會聚作用，中間薄、邊緣厚的透鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發散作用，

過透鏡的光線有三條特殊光線，如表1所示，凸透鏡成像規律的應用

掌握了以上凸透鏡成像的規律。我們還要了解其四大主要應用。

1.照相機

來自物體的光經過照相機鏡頭后，在膠片上會聚成被攝物體的像，照相機的鏡頭相當于凸透鏡，膠片相當于光屏，照相機的成像特點是：

（1）照相機成倒立、縮小的實像，

（2）像距小于物距，

（3）像與物位于凸透鏡的兩側，

例1如圖2所示，早期照相館里攝影師取景時看到的像是倒立的，有幾位同學對此現象展開了討論：

甲：將照相機靠近兩位照相的人，可以看到兩位照相人的全身像。

乙：調整相機和兩位照相人之間的距離。人像變小時，應減小相機鏡頭和膠片之間的距離。

丙：要使人像更亮，必須在兩位照相人的身后進行“補光”。

丁：現在的相機利用光學或電子技術，把倒立的像轉變成正立的，便于觀察。

這些說法正確的是（）

A，甲與乙 B，甲與丙

C，乙與丁 D，丙與丁

解析：要照全身像，應使像變小，則必須使物距變大，所以應增大相機和兩位照相人之間的距離：物距增大后，像距變小，由此可知，甲錯，乙對，像是人反射的光進入鏡頭折射形成的，為了讓像更亮，應該讓人反射更多的光，則應該在兩位照相人的前面進行“補光”，丙錯，現在的照相機利用光學或電子技術，把倒立的像轉變成正立的，這樣便于觀察，丁對。

答案：C

2.投影儀

投影儀（幻燈機）的鏡頭相當于一個凸透鏡，屏幕相當于光屏，其成像特點是：把投影儀上的平面鏡取下，投影片放到載物臺上，調節鏡頭，在天花板上就能得到投影片上圖案清晰的像。投影儀的成像特點是：

（1）投影儀成倒立、放大的實像，

（2）像距大于物距，

（3）像與物位于凸透鏡的兩側，

例2放映幻燈機時，要想獲得更大的像，應該采取（）

A，換上大屏幕

B，增大屏幕到鏡頭的距離，同時減小幻燈片與鏡頭的距離

C，增大幻燈片到鏡頭的距離

D，減小屏幕到幻燈機的距離，同時增大幻燈片與鏡頭的距離

解析：屏幕上的像的大小不取決于屏幕的大小，而取決于物距和像距，要使像更大一些，要減小物距，增大像距，所以要增大屏幕到鏡頭的距離，同時減小幻燈片與鏡頭的距離，故B說法正確。

答案：B

3.放大鏡

放大鏡的成像特點是：

（1）成正立、放大的虛像，

（2）物距小于像距，

（3）像與物位于凸透鏡的同側，

例3透過晶瑩剔透的露珠，我們可以更清楚地看到樹葉放大的“葉脈”。這是利用了____（填“放大鏡”“投影儀”或“照相機”）的原理，看到的“葉脈”是____（填“實”或“虛”）像。

解析：露珠中間厚，邊緣薄，形成一個水凸透鏡，葉脈在水凸透鏡的1倍焦距以內，成正立、放大的虛像，和放大鏡的原理相同，

答案：放大鏡__虛

4.測焦距

凸透鏡的焦距是研究凸透鏡成像特點的核心內容，確定凸透鏡的焦距是解決問題的關鍵，當物距等于2倍焦距時，像距也等于2倍焦距，即像距和物距相等，此時像和物體的大小相等，利用這個成像特點可以確定凸透鏡的焦距，其成像原理如圖3所示。

2019年6月號“物理潛能知識競賽”參考答案

1.A 2.C 3.糠皮 谷粒 碎石 它們以同樣速度被拋山，碎石的質量最大，動能最大，所以克服空氣阻力運動的距離最大，糠皮的質量最小，運動距離最小 4.這樣設計可以在進站吋將火車的動能轉化為重力勢能，儲存能量，出站時將重力勢能轉化為動能，達到節約能源的目的，5.第一張骨牌倒下時重心下降，骨牌重力勢能轉化為動能。倒在第二張骨牌上時，動能就轉移到第二張骨牌上;依次類推，第二張骨牌倒下的機械能轉移到下一張骨牌……所以骨牌倒下的速度越來越快，使后倒下的骨牌能量越來越大。