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凸透镜成像的光路图及实验验证

凸透镜成像的光路图是是一种光学中一种需要掌握的光路图。在光学中,由实际光线会聚而成,且能在光屏上呈现的像称为实像;由光线的反向延长线会聚而成,且不能在光屏上呈现的像称为虚像。今天小编就为同学们讲解一下凸透镜成像的光路图以及实验验证。

1.凸透镜成像的光路图

1.1绘制方法

(1)画一束平行通过凸透镜的光,交于焦点,并延长

(2)画一束透过凸透镜光心的光并延长

(3)过焦点做主光轴的垂线段,图像就要根据自己的绘画水平了。

凸透镜成像的光路图

1.2说明

(1)凸透镜所成的实像必倒立,且物与像分居透镜的两侧,可以是放大的、等大的或缩小的;成虚像必正立,且物与像位于透镜的同侧,一定是放大的。

(2)物体沿主光轴移动,像也沿主光轴移动。对于实像来说,物体向靠近镜的方向移,像向远离镜的方向移,且像越来越大。对虚像来说,物向镜移,像也向镜移,且像越来越小。

(3)物体的物距一定,垂直主光轴向上、向下或向左、向右移动时,虚像的移动方向跟物体移动方向是一致的,但实像的移动方向跟物体移动方向恰好相反。即物向上移,像要向下移;物向左移,像要向右移。

(4)透镜一部分被遮挡,这部分不透光,其余仍透光,仍生成完整的像,只不过像变暗些。透镜破裂后去掉一部分,就相当于遮挡了一部分,像大小、位置不变,只是变暗些。

1.3例题

凸透镜成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图甲表示,O点为光心,F为其焦点。图乙是运用经过凸透镜的两条特殊光线,所画物体AB 经凸透镜成的像A'B'的光路图。请参照图乙,在图丙中画出物体CD 经过凸透镜所成的像C'D'的光路图。

答案:

2.凸透镜成像的实验验证:

2.1为了研究各种猜想,人们经常用光具座进行试验

(1)实验时应先调整凸透镜和光屏的高度,使他们的中心与烛焰中心尽量保持在同一水平高度上,以保证烛焰的像能成在光屏的中央。

(2)实验过程中,保持凸透镜位置不变,改变蜡烛或光屏与凸透镜的距离,观察并记录实验现象。

根据实验作透镜成像光路:

灯具座

①将蜡烛置于2倍焦距以外,观察现象

②将蜡烛置于2倍焦距和1倍焦距之间,观察现象

③将蜡烛置于一倍焦距以内,观察现象

④作凸透镜成像光路5进行重复试验(3-5次,寻找实验的普遍规律)

实验研究凸透镜的成像规律是:

①当物距在一倍焦距以内时,得到正立、放大的虚像;

②(除物距等于焦距时,在此时不成像)在一倍焦距到二倍焦距之间时得到倒立、放大的实像;在二倍焦距以外时,得到倒立、缩小的实像。

2.2实验注意事项

(1)实验中蜡烛、凸透镜、光屏应依次放置这是能在光屏上观察到像的前提。能在光屏上显示的像是实像,l而凸透镜成实像时,像与物体在透镜的异侧.因此必须使蜡烛和光屏分居凸透镜的两侧。

(2)实验中蜡烛、凸透镜、光屏应该在同一直线上这是像成在光屏上的前提。如果做这个实验时用的是光具座,在调节时只要按程序操作,很容易完成共线调节;但是如果你在做这个实验时没有用光具座就要特别注意这个问题。

(3)实验中凸透镜的镜面、光屏面应大致平行这也是保证像成在光屏上的条件。因为若镜面和光屏面不平行,如镜面倾斜,根据凸透镜成像原因,像将成在光屏的一边而不会成在光屏上。

(4)实验中烛焰、凸透镜、光屏三者的中心应该大致在同一高度这是保证像成在光屏中央的条件。有些同学认为,只要这三者的中心在一条直线上就可以了。事实上,如果三者的高度不同,则在光屏上所成的像或在光屏的上方,或在光屏的下方,不利于像的观察。

(5)实验中要注意凸透镜的定位由于物体在2倍焦距之外时像在1倍焦距和2倍焦距之间,而物体在1倍焦距和2倍焦距之间时像在2 倍焦距之外。所以实验时应给物距和像距留大致相同的调节空间。即凸透镜应该固定在光具座的中间。

(6)要在像最清晰时观察一般情况下,凸透镜成像时,若光屏在一定的范围内移动,屏上都能够得到像,但是我们要找到最清晰的像.如果将光屏向任何一个方向移动,像都比你最先得到的像模糊,则那个位置的像就是最清晰的像了。

(7)要注意物距适当在观察物距在1倍焦距与2倍焦距之间的成像时,要注意物距适当,不能使物体靠近焦点,否则像离凸透镜太远,像也太大,可能光屏接收不到。

                       

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