光学实验探究3： 探究凸透镜的成像规律.doc

光学实验探究3： 探究凸透镜的成像规律
一．知识链接
1．知道凸透镜的光心位置和主光轴；
2．知道凸透镜对光线的会聚作用，通过三条特殊光线的画法，明确焦点、焦距的概念；
3．知道实像与虚像的区别：虚像不是由实际光线会聚而成的，而是由实际光线的反向延长线相交而成的。虚像不能用光屏承接，而实像可以用光屏承接。
图1
二．实验器材

图2
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三．实验设计
1．估测凸透镜的焦距，并填入表格的上方相应位置处。
2．将实验器材按蜡烛、凸透镜、光屏的顺序放在桌面的直线上，调整
的高度，使它们的中心大致在同一高度，从透镜的位置开始在刻度尺的左右两边用笔标出等于焦距和2倍焦距的位置；在实验中光屏的作用是
3．把蜡烛放在离凸透镜较远的位置，使物距u ﹥2f，保持 不变，调整光屏与凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成 ，观察像的大小、倒正以及物距、像距的大小，把观察结果和数据记录在下面的表格中；然后调整物距仍使物距u﹥2f，调整光屏与凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成 ，观察像的大小、倒正以及物距、像距的大小，把观察结果和数据记录在下面的表格中；
4．把蜡烛向凸透镜移近，使物距u =2f，重复以上操作，进行观察和记录；
5．继续把蜡烛向凸透镜移近，使物距在2f和f之间，即2f﹥u﹥f，重复以上操作。实验做两次，进行观察记录；
6．继续把蜡烛向凸透镜移近，使物距u=f，这时调整光屏，在光屏上已经看不到蜡烛的像（思考为什么？ ）
7．继续把蜡烛向凸透镜移近，使物距u﹤f，这时在光屏上已经看不到蜡烛的像，用眼睛直接通过凸透镜去观察蜡烛，把物距和观察结果记录在表格中。
（焦距：f= ）
物距与焦距关系
物距u/cm
像距v/cm
像的性质
实虚
大小
正倒
u ﹥2f

u =2f

2f﹥u﹥f

u =f

u ﹤f

四．实验结论
1．当物体位于凸透镜的二倍焦距之外时，成 像；应用是 。
2．当物体位于凸透镜的二倍焦距时，成 像；
3.当物体位于凸透镜的二倍焦距和一倍焦距之间时，成 像；应用是 。
4.当物体位于凸透镜的焦距以内时，成 像，它的应用是 。
五．问题讨论及注意事项
1．测量凸透镜的焦距有个简易的方法：将一个凸透镜正对着太阳光，在凸透镜另一侧放置一张纸，调节纸与凸透镜的距离，直到 ，再用 测出 ，即为该透镜的焦距。
2．在探究凸透镜成像规律时，应先将凸透镜的光心、烛焰的中心、光屏的中心调整到 。原因是 。
3．当烛焰通过凸透镜在光屏上成实像时，如果用手或其他不透明的物体挡住透镜的上半部分或下半部分，这光屏上的像可能有什么变化？ 原因是：
。
4．实验时，蜡烛越烧越短，你将看到屏上的像向_______（填“上”或“下”）移动．
5．在实验过程中，小明和小东同学在直线上无论如何移动光屏、凸透镜和蜡烛，均不能获得像。这其中的可能原因是： 。
6．当物体逐渐向凸透镜靠近时，光屏的位置是逐渐 （选填“靠近” 、“远离”），在光屏上所成的像是逐渐 的。
六、应用实例
1．在探究凸透镜成像的实验中，蜡烛到光屏的距离为50cm保持不变，某同学将一个焦距为10cm的透镜从光屏移向蜡烛的过程中，下列说法可能的是（ A ）
A．能在屏上成一次清晰的缩小的像 B．能在屏上成二次清晰的放大的像
C．能在屏上成三次清晰的放大的像 D．不能在屏上成清晰的像
2．（2011河北）让一束平行光经过一透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑(如图30所示)，小明用此透镜做“探究透镜成像规律”的实验。下列说法不正确的是（ D ）
A．当物体距透镜5cm时，成正立的像
B．当物体距透镜15cm时，成倒立、放大的实像
C．当物体从距透镜20cm处向远离透镜的方向移动时，所成的像逐渐变小
D．当物体从距透镜20cm处向透镜的方向移动时，要得到清晰的像，应使光屏靠近透镜

图3 图4

3．如图所示，将凸透镜看作是眼睛的晶状体，光屏看作是眼睛的视网膜，烛焰看作是被眼睛观察的物体。拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，而拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊。在拿走近视眼镜后，为了能在光屏上重新得到清晰的像，下列操作可行的是（ C ）
A．将蜡烛远离凸透镜 B．将光屏远离凸透镜
C．将光屏靠近凸透镜 D．将光屏和蜡烛同时远离凸透镜
4．(2012广东省)小王用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。实验桌上现有A、B两个凸透镜，其中凸透镜A的焦距为50cm，凸透镜B的焦距为10cm。光具座上标尺的刻度范围如图4。

图5
（1）小王想探究凸透镜成像的规律，应选用 B 凸透镜(选填“A’’或“B”)。
（2）小王在图4的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如下表所示。分析实验数据可知：

①从实验次序2、3、4可以看出，当成实像时，物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越 大 ；
②同一凸透镜，成实像时，像距v随物距u的增大而 减小 。
（3）你认为小王同学的实验过程是否全面?请提出你的看法(只需写出一种)。
答： 缺少小于一倍焦距的实验过程或没有探究凸透镜能否成虚像 。
5．在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10cm，实验装置已调好，如图甲所示．

（1）实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是 使像成在光屏的中间 。
（2）同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是（ D ）
A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像较稳定
B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小
C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距
D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距
（3）凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm时，在光屏上出现倒立、缩小的 实 （选填“实”或“虚”）像；如果小明将光源移至8cm刻度时，他通过凸透镜看到光源的 正立 （选填“倒立”或“正立”）、放大的虚像．
（4）光源“F”放在15cm处，其大小如图乙所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上．如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是（　　D　）

（5）光源“F”放在15cm处时，实际应用是 幻灯机或投影仪 。
6．某小组的同学用蜡烛。凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）如图所示，要使像能够成在光屏的中央，应将光屏向 下 调整。

（2）实验过程中，当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一个等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是 7.5 cm。如果将烛焰向左移动5cm，则光屏应该向
左 移到某一位置，才能在屏上得到一个倒立、 缩小 (填“放大”、“缩小”或“等大”)、清晰的实像。
（3）实验时，小明发现凸透镜中间有一块用镜头纸也不能擦掉的黑色污渍，为此小组内的同学展开了如下的讨论，你觉得较合理的想法应该是 小强 同学的。
小明：将蜡烛、凸透镜和光屏调整到合适的位置后，可以看到烛焰的像，但像的中间没有了。
小强：将蜡烛、凸透镜和光屏调整到合适的位置后，可以看到烛焰完整的像，但像的亮度较暗。
小霞：无论怎样调整蜡烛、凸透镜和光屏的位置，都只能看到那块污渍的像。