内容正文:
13 凸透镜与凹透镜
一.凸透镜与凹透镜的光路图(共4小题)
1.在图中,完成入射光线从左边射向凹透镜折射,再由凸透镜折射后的光路。
试题分析:首先要知道平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴。再根据图示补出折射光线。注意经凹透镜折射后的光线是凸透镜的入射光线。
答案详解:对于凹透镜,指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴;该折射光线又平行于主光轴射入凸透镜中,则平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。
所以答案为:
2.画出图中物体AB通过凸透镜所成的像A′B′,根据成像的性质,并指出它们各是哪种光学元件的工作光路图。
试题分析:(1)对于凸透镜来说,平行于主光轴的光线会过焦点;过光心的光线传播方向不变;
(2)对于凸透镜来说:u>2f,成倒立缩小的实像,应用是照相机;f<u<2f,成倒立放大的实像,应用是投影仪或幻灯机;u<f,成正立放大的虚像,应用是放大镜。
答案详解:据平行于主光轴的光线过焦点,过光心的光线传播方向不变的特殊光线依次做出图象即可,如下图所示:
(1)中成倒立、缩小的实像,所以照相机是利用该原理制成的;
(2)中成倒立、放大的实像,所以投影仪是利用该原理制成的;
(3)中成正立、放大的虚像,所以放大镜是利用该原理制成的;
所以答案为:
3.在凸透镜L左侧有一光源AB,O为凸透镜的光心,S为光屏、O′为光屏中心,在透镜右侧可得到一个光源清晰的像。请在图中画出由A点发出的光线AP经凸透镜折射后的光路图。
试题分析:首先根据题意可知此透镜为凸透镜,然后再根据凸透镜的三条特殊光线之一:过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,作图即可得出结论。
答案详解:由题意“透镜L左侧有一光源AB,在透镜右侧的光屏S上可得到光源清晰的像。”可知,此透镜为凸透镜,过A点作经过凸透镜光心的光线,经凸透镜折射后传播方向不改变,与透镜右侧的光屏S上交于一点C,再延长AP,将C点与AP和透镜的入射点连接起来即为AP的折射光线。如图所示:
4.如图,一束光垂直于凸透镜主光轴射向平面镜,请在图中出该束光经平面镜反射再通过凸透镜折射的光路图。
试题分析:根据图示的入射光线与平面镜的夹角度数,可求入射角与反射角的度数,据此画出反射光线;然后利用入射光线与凸透镜的主光轴垂直,判断反射光线与主光轴的关系,再根据凸透镜的三条特殊光线作出折射光线。
答案详解:过入射点垂直于镜面作出法线,已知入射光线与平面镜的夹角为45°,可知反射角等于入射角=90°﹣45°=45°,据此画出反射光线;
又知入射光线垂直于主光轴,所以可知反射光线平行于主光轴,再根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点画出折射光线。如图所示:
二.焦距的测量与估算(共9小题)
5.小红让凸透镜正对着太阳,调节凸透镜与白纸间的距离,使阳光通过凸透镜在白纸上形成了一个最小、最亮的光斑(如图所示),并测得凸透镜中心到光斑的距离L约为20cm。如果她想用该凸透镜看清微雕作品上较小的图案,则作品到凸透镜的距离应满足( )
A.小于20cm B.等于20cm
C.大于20cm而小于40cm D.大于40cm
试题分析:(1)焦距是从焦点到凸透镜光心的距离;
(2)u<f,成正立、放大的虚像;
答案详解:太阳光可近似看做平行光,纸上呈现一个最小最亮的光斑是平行光会聚而成的点即焦点,所以焦距为20cm;
因凸透镜的焦距为f=20cm,想用该凸透镜看清微雕作品上较小的图案,应成放大的虚像,则u<f,即作品到凸透镜的距离应满足小于20cm,只有A正确;
所以选:A。
6.将一透镜正对太阳光,其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑,这时光斑到透镜的距离为L。下面说法正确的是( )
A.一定是凸透镜,若透镜远离纸的过程中光斑一直变大,则透镜的焦距一定小于L
B.一定是凸透镜,纸上的光斑是太阳通过透镜所成的实像
C.由于纸上呈现一个并非最小的光斑,所以可能是凹透镜
D.一定是凸透镜,若透镜远离纸的过程中光斑一直变大,则透镜的焦距也随之变大
试题分析:1、将一透镜正对太阳光(平行光),其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑,说明有最小的光斑,所以该透镜对光有会聚作用为凸透镜,这时光斑到透镜的距离为L。这个光斑可能是焦点之后的,也可能是焦点之前的光斑,从这两种可能进行分析。
2、太阳与透镜的距离大于透镜的二倍焦距,根据凸透镜成像规律,会成缩小的实像,所以像的位置是光斑最小处,而不是任意光斑处。
3、透镜的焦距反映的是透镜的折光能力,与透镜的形状,材料等有关,而与光屏到透镜的距离无关。
答案详解:1、将一透镜正对太阳光(平行光),纸上呈现一个并非最小的光斑,说明有最小的光斑,所以该透镜对光有会聚作用为凸透镜,这个光斑