内容正文:
实验突破4
探究凸透镜成像的规律
2023江西物理
实验器材 光具座、蜡烛、凸透镜、光屏、火柴(或打火机)
实验关键步骤操作及注意事项
1.实验器材的组装:在光具座上自左向右分别放置蜡烛、凸透镜、光屏;
2.本实验应在较暗的环境中进行:使实验现象更明显;
3.实验前要调整蜡烛焰心、凸透镜光心、光屏中心大致在同一高度的目的:使像成在光屏中央;操作方法:三者移动至紧贴着,观察并调节三者中心大致在同一高度上;
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4.测量凸透镜的焦距:
(1)用平行光垂直照射凸透镜,在凸透镜另一侧用光屏承接到最小、最亮的光斑,测出光斑到凸透镜光心的距离即为焦距,如图甲所示,它的焦距为10.0 cm;
(2)当光屏上成倒立、等大的实像时,蜡烛到凸透镜中心距离的一半即为焦距,如图乙所示,它的焦距为10.0 cm;
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5.若保持凸透镜位置不动,要使光屏上的像变大(小):
(1)可将蜡烛靠近(远离)凸透镜,同时光屏远离(靠近)凸透镜;
(2)凸透镜和光屏不动,蜡烛靠近(远离)凸透镜,在蜡烛与凸透镜间加一个凸(凹)透镜,类似于远(近)视眼矫正;
6.蜡烛变短时像偏高,使像成在光屏中央的调节方法(其他两个器材不动):光屏上调,或蜡烛上调,或透镜下调;
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7.眼睛观察像的位置:如图丙所示,成实(虚)像时,人眼在C(B)处能观察到蜡烛的像
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实验分析
1.判断成像的虚实:能用光屏承接的是实像,不能用光屏承接的是虚像;
2.光屏上找不到像的可能原因:三心不共线;蜡烛在一倍焦距以内或在焦点上;光具座太短,像距太大;
3.保持蜡烛和光屏的位置不动,移动凸透镜的位置,光屏上成两次清晰的像(或当光屏上成清晰的像时,对调物体与光屏,光屏上还能成像)的原因:光在折射时光路可逆;(两次成像大小不同)
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4.会根据u-v图象判断凸透镜的焦距:当u=v时,f=;
5.用发光二极管代替蜡烛的目的:使所成的像稳定并容易比较大小;
6.当凸透镜缺损或用纸板遮住凸透镜的一部分,光屏上的像仍是完整的,只是亮度变暗;
7.在凸透镜前加远视眼镜(近视眼镜)时像距变小(大),光屏应靠近(远离)凸透镜;
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8.换用焦距不同的凸透镜后像的变化及光屏的调节方法(透镜和蜡烛的位置不变):
(1)换用焦距小的凸透镜,折光能力变强,光提前会聚,像变小,光屏应靠近凸透镜;
(2)换用焦距大的凸透镜,折光能力变弱,光延迟会聚,像变大,光屏应远离凸透镜;
9.水透镜抽水、注水的相关分析:
(1)抽水,焦距变大;(2)注水,焦距变小
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实验结论
当u>2f时,f<v<2f,成倒立、缩小的实像;当u=2f时,v=2f,成倒立、等大的实像;当f<u<2f时,v>2f,成倒立、放大的实像;当u<f时,成正立、放大的虚像
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母题 小凡同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律:
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【进行实验】
(1)如图甲所示,他让一束平行光经过凸透镜,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。此现象说明凸透镜对光具有 会聚 作用,并可得出此透镜的焦距为 15.0 cm。
(2)实验时,把凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处。为使像成在光屏中央,应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到 同一高度 。
固基础
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(3)小凡将蜡烛移至光具座上10 cm刻度线处,如图乙所示,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是倒立、 缩小 的实像。此成像原理和生活中的 照相机 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)相同。
(4)接着,小凡保持凸透镜在光具座上的位置不动,仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换,光屏上 仍能 (选填“仍能”或“不能”)观察到烛焰清晰的像,这是因为光折射时光路是 可逆 的。
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(5)小凡又将蜡烛移至光具座上25 cm刻度线处,为在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向 远离 (选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动,应用这一成像特点可制成的光学仪器是 投影仪 (选填“