確定凸透鏡成虛像位置的方法探討

(江蘇省淮陰中學開明分校,江蘇 淮安 223002)

凸透鏡成像是初中物理光學的重要內容，學生在學習的過程中需要明確透鏡成像的像距和物距。當物距小于一倍焦距時，成正立、放大的虛像，對于虛像的位置及像距由于難度較大，很多教師閉口不談，這樣對學生的知識體系建立非常不利。筆者試著用三種方法來確定通過凸透鏡成正立、放大、虛像的位置及像距，以供同行教學時參考。

1 利用特殊光線確定虛像位置

圖1

圖1是凸透鏡成正立放大虛像的光路圖，利用了2條特殊光線，可以用相似三角形的知識來確定像距的大小OB，已知物距OD和焦距OF，證明如下：

通過上述方法可以確定虛像的位置，但是由于涉及作圖和幾何知識，抽象程度較高，對于初二的學生來說比較困難。

2 利用光源通過透鏡在光屏上形成光斑

圖2

3 利用玻璃板，將研究平面鏡成像的方法進行遷移

在平面鏡成像規律的學習中，對于虛像位置的確定，學生知道利用等效替代的方法確定平面鏡所成虛像的位置。再結合虛像的概念：是由實際光線的反向延長線會聚形成，進入人眼的光線好像由像發出，即在像的位置放同樣的物體對于人眼的視覺效果是相同的(如圖3)。

圖3

那么我們是否可以利用確定平面鏡虛像的方法來確定凸透鏡所成的虛像位置呢？如圖4所示，物體A放在凸透鏡1倍焦距以內，B是物體A經過凸透鏡成的正立、放大的虛像，人眼在透鏡的右側可以看到虛像B，此時進入人眼的光線好像就是從B發出，此時就相當于在B處有個發光的物體。在透鏡的右側放上玻璃板，人眼在玻璃板左側觀看可以看到B(將B當成物體)成的虛像在C處，此時可以遷移平面鏡成像的知識，在玻璃板的后方確定虛像C的位置，然后測出玻璃板和虛像C的距離L(此距離也是虛像B到玻璃板的距離)，測出凸透鏡和玻璃板間的距離D，則虛像B離凸透鏡的距離為L-D，至此則可以確定凸透鏡成正立、放大、虛像的位置。

圖4

圖5是筆者實驗時的情形，筆者利用電池來作為物體，由于通過玻璃板看到的是放大的像，很難找到與像完全重合的更大電池。筆者在實驗時，將另一電池在玻璃板后方移動，發現從像的邊緣前后移動可以方便地確定虛像的位置，學生可利用這種方法確定透鏡成虛像的位置。

圖5

教學的藝術在于使學生學會知識、方法的遷移，從而對物理知識和方法有更深層次的理解。希望我們廣大一線教師多動腦筋，挖掘教材，讓我們的教學更加智慧、更加藝術。