盛水的玻璃杯是放大鏡嗎

盛新

例1 如圖1所示，當透過盛水的玻璃杯看書本上的文字時，你看到的文字將會（ ）。

A.不變 B.變大

C.高度不變，但變寬了 D.寬度不變，但變高了

解析：這是一道典型的光學例題，更是我們身邊奇妙的物理現象。請同學們準備好盛水的玻璃杯，親自動手做一做，你觀察到書本上的文字真的上下左右都放大了嗎？結果看到的現象與我們的想象還是有很大差別的，這是為什么呢？

盛水的玻璃杯類似于放大鏡，也能將書本上的文字放大，只是這里的“放大”是橫向變長而縱向不變，這主要是因為盛水的玻璃杯的上下部分（縱向）類似于一個上下垂直的透明玻璃板，透過透明玻璃板看書本上的文字是沒有變化的，而盛水的玻璃杯的左右部分（橫向）是弧形，中間厚邊緣薄，類似凸透鏡，書本上的文字處在凸透鏡焦點以內，透過凸透鏡看書本上的文字是正立、放大的虛像，即看到的文字在左右方向發生變化，所以最終看到的文字高度不變，但變寬了。答案：C。

小結：盛水的玻璃杯類似于放大鏡，但不是放大鏡，所成的像縱向不變，只有橫向變寬。

拓展變式1：盛水的玻璃杯看鸚鵡圖片的動態分析

例2 如圖2所示，小明透過盛滿水的圓柱形透明玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片（圓圈中的鸚鵡圖與書本中的鸚鵡圖實際大小相等），改變課本與水杯的距離，他不可能看到的像是（ ）。

解析：由例1結論可知，盛水的玻璃杯類似凸透鏡，所成的像具有橫向變寬而縱向不變的特征，即只有橫向上類似于凸透鏡，再結合凸透鏡成像規律進行分析。本題中透過盛滿水的圓柱形透明玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片，鸚鵡圖片的像縱向不變，只有橫向上可以發生變化：正立（左右不變）或倒立（左右改變）、放大（變寬）或縮小（變窄）。在玻璃杯與鸚鵡圖片的距離（稱為物距u）從零逐漸變大的過程中，當u < f時，成正立、放大的虛像，即A正確;當f < u < 2f時，成倒立、放大的實像，即D正確;當u > 2f時，成倒立、縮小的實像，即C正確。B中鸚鵡的像高度縮小了，B錯誤。答案：B。

規律歸納：利用盛水的玻璃杯看鸚鵡圖片的動態分析過程涉及凸透鏡的成像規律，如圖3是凸透鏡成像規律的動態分析圖，其中“1、2、3、4”代表物體，“1'、2'、3'、4'”分別代表物體所成的像。分析可得：焦點內外分虛實，二倍焦距分大小，實像分居兩側倒，虛像則是同側正，物近像遠像變大，物遠像近像變小。

拓展變式2：空玻璃杯、盛水玻璃杯觀察鉛筆的動態分析

上述分析的是盛水的玻璃杯觀看書本上的文字、鸚鵡圖片，如果將不盛水的空玻璃杯與盛水的玻璃杯進行對比分析，將會觀察到不一樣的現象。

例3（2021·江蘇·揚州市二模）如圖4a所示，把一支鉛筆水平地放在空玻璃杯的后方，透過玻璃杯觀察到的情形如圖4b;將玻璃杯裝滿水后，將鉛筆由靠近玻璃杯的位置向遠處慢慢地移動，同時透過玻玻璃杯察鉛筆的像。關于以下實驗，下列說法正確的是（ ）。

A.如圖4b，人能通過空玻璃杯觀察到鉛筆是光的反射成像，此像是虛像

B.人通過盛水的玻璃杯可以觀察到如圖4c所示的像，此像是虛像

C.人通過盛水的玻璃杯可以觀察到如圖4d所示的像，此像是實像

D.人通過盛水的玻璃杯可以觀察到如圖4e所示的像，此像是實像

解析：如圖4a，透過空玻璃杯觀察后方一支水平放置的鉛筆，此時看到鉛筆的像如圖4b所示，鉛筆的像大小幾乎沒有發生變化，這是因為空玻璃杯類似于透明玻璃板（與平面鏡成的像相似，成正立、等大的虛像），只是成像原理不一樣，人能透過空玻璃杯觀察到鉛筆是光的折射成像，此像是虛像。將玻璃杯裝滿水后，透過玻璃杯觀察后方鉛筆成像與上述分析原理一樣，即橫向變化而縱向不變，當u < f時，成正立、放大的虛像，即圖4e;當f < u < 2f時，成倒立、放大的實像，即圖4d;當u > 2f時，成倒立、縮小的實像，即圖4f。圖4c中鉛筆的像是正立、放大的虛像，但像不僅橫向變大，縱向也變大，因此是錯誤的像。答案：C。

（作者單位：江蘇省鹽城市神州路初級中學）