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胶片上的像将比原来的像略大一些
作者:admin  更新时间:2019-03-23

  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。讲述实像和虚像的区别时,往往会提到这样一种区分方法:“实像都是倒立的,而虚像都是正立的。”

  凸透镜:边缘薄、中间厚,至少要有一个表面制成球面,亦可两面都制成球面。可分为双凸、平凸及凹凸透镜三种。

  凹透镜:边缘厚、中间薄,至少要有一个表面制成球面,亦可两面都制成球面。可分为双凹、平凹及凸凹透镜三种。

  凸透镜是折射成像,成的像可以是正立、倒立;虚像、实像;放大、等大、缩小。

  规律1:当物距大于2倍焦距时,则像距在1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距,像比物小,物像异侧。

  规律2:当物距等于2倍焦距时,则像距也在2倍焦距, 成倒立、等大的实像。此时物距等于像距,像与物大小相等,物像异侧。

  规律3:当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时,则像距大于2倍焦距, 成倒立、放大的实像。此时像距大于物距,像比物大,像位于物的异侧。

  规律5:当物距小于1倍焦距时,则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距,像比物大,物像同侧。

  注:这里所指的一倍焦距是说平行光源通过透镜汇聚到主光轴的那一点到透镜光心的距离,也可直接称为焦距;两倍焦距就是指该距离的两倍。

  注:透镜成像公式是针对薄透镜而言,所谓薄透镜是指透镜厚度在计算物距、像距等时,可以忽略不计的透镜。当透镜很厚时,必须考虑透镜厚度对成像的影响。

  (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。

  人类的眼睛所成的像,是实像还是虚像呢?我们知道,人眼的结构相当于一个凸透镜,那么外界物体在视网膜上所呈的像,一定是实像。根据上面的经验规律,视网膜上的物像似乎是倒立的。可是我们平常看见的任何物体,明明是正立的啊?这个与经验与规律发生冲突的问题,实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。由于视觉错误,人眼认为光是由物体发出并直射入人眼。

  当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时,物体成倒立的像,当物体从较远处向透镜靠近时,像逐渐变大,像到透镜的距离也逐渐变大;当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成放大的像,这个像不是实际折射光线的会聚点,而是它们的反向延长线的交点,用光屏接收不到,是虚像。平面镜所成的虚像对比(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到)。

  照相机的镜头就是一个凸透镜,要照的景物就是物体,胶片就是光屏。照射在物体上的光经过漫反射通过凸透镜将物体的像成在最后的胶片上;胶片上涂有一层对光敏感的物质,它在曝光后发生化学变化,物体的像就被记录在胶卷上,而物距、像距的关系与凸透镜的成像规律完全一样。物体靠近时,像越来越远,越来越大,最后再同侧成虚像。物距增大,像距减小,像变小;物距减小,像距增大,像变大。一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小。

  放映机,幻灯机,投影机,放大镜,探照灯,摄像机和摄像头都应用了凸透镜,凸透镜完善了我们的生活,时时刻刻都应用在生活中。远视眼镜就是凸透镜,近视眼镜就是凹透镜。

  ④当光屏上的光斑最小,最亮时,固定。在白纸与凸透镜的位置,用刻度尺(或利用圆规张角测出凸透镜中心与光斑之间的距离,截取圆规张角间长度)再测量出此时凸透镜中心与光斑之间的距离,此距离即为凸透镜的焦距。

  凸透镜的成像规律是1/u+1/v=1/f(即:物距的倒数与像距的倒数之和等于焦距的倒数。一共有两种推导方法 。分别为“几何法”与“函数法”。

  其中c为成像的物体长度,d为物体成的像的长度。u为物距,v为像距,f为焦距。

  (一)为便于用函数法解决此问题,将凸透镜的主光轴与平面直角坐标系的横坐标轴(x轴)关联(即重合),将凸透镜的理想折射面与纵坐标轴(y轴)关联,将凸透镜的光心与坐标原点关联。则:点A的坐标为(-u,c),点F的坐标为(f,0),点A的坐标为(v,-d),点C的坐标为(0,c)。

  (二)将AA’,AC双向延长为直线,视作两条函数图象。由图象可知:直线为正比例函数图象,直线为一次函数图象。

  解析:放大镜是凸透镜,由凸透镜成像实验可以看出,当物体在一倍焦距以内的时候,物距越大,像距越大,像也越大。也可从成像原理得出结论,平行于主轴的光线不变,而随着物体的远离透镜,过光心的光线越来越平缓,所以两条光线的反向延长线交点就离透镜越远,像就越大。也就是在一倍焦距以内的时候,物体离焦点越近,像越大。所以答案为B。

  例2小明拿着一个直径比较大的实验用的放大镜,伸直手臂观看远处的物体,他可以看到物体的像,下面说法中正确的是( )

  解析:放大镜是凸透镜,在手拿凸透镜,并伸直了手臂看远处的物体时,物距远大于两倍焦距,所以会成像在手内侧稍大于一倍焦距处。而人的眼睛在一个手臂以外,所以进入人眼的光线肯定是折射光线汇聚成像后再分开的光线,我们看到就好像是从像发出的。这个像肯定是倒立缩小的实像。所以答案是C。而选项A中并非所有进入人眼的光线都是从像发出来的。

  例3在农村放映电影,试镜头时,发现屏上的影像小了一点,应当怎样调整放映机( )

  解析:这是一道凸透镜的应用题,电影放映机镜头(凸透镜)的焦距是不变的,根据凸透镜成像规律,胶片距透镜焦点的距离越近,屏上成的像越大,同时,屏离透镜越远。

  凸透镜成像,物体越靠近焦点,成的像越大,此时像离凸透镜越远(实像、虚像都有这个规律)。反过来,物体离凸透镜越远,成的实像越小,像越靠近焦点。凹透镜成像,物体体离凹透镜越远,所成的像越小,像越靠近虚焦点。

  解析:照相机镜头相当于一个凸透镜。镜头后是暗箱,胶片装在暗箱底部,胶片相当于光屏;当拍完合影后,再拍单身像,像要变大。成像时要使像变大,物距应减小,同时增大像距,即拉长暗箱或使镜头前伸。从上述分析可知,本题的正确选项为B。

  例5用照相机拍摄水池底部的物体时,若保持照相机的位置不变,比较池中有水和无水两种情况(假设两种情况下,人眼看到的物体等大),则有水时( )

  解析:根据照相机成像原理,当物距减小时,像距变大,要在胶片上得到物体清晰的像,应将暗箱适当缩短一些,同时,胶片上的像将比原来的像略大一些。

  本例中,池水中有水时水池底部的物体由于光的折射看起来比实际位置偏高,当把水排掉无水后,池底的物体相对人来说变远了,如果仍然想在原来的位置用此照相机拍到这个物体清晰的照片,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小,可知他应该调整照相机,使镜头后缩,暗箱应略短些.

  反之有水时,物体由于光的折射看起来比实际位置偏高,物近像远像变大,使镜头前移,暗箱应略长些,所得的像会略大些.故选C.

  例6测绘人员绘制地图时,需要在空中的飞机上向地面照相,称为航空摄影,若使用航空摄影照相机的镜头焦距为50mm,则底片到镜头的距离为( )

  解析:航空摄影是指在飞机上向地面拍照,由于物体距离凸透镜非常远,可以看成从无限远处入射的光线,它所成的像应当略大于焦距。故本题的正确选项为C。

  【评注】解决有关照相机、幻灯机和放大镜应用的问题都离不开凸透镜成像规律。而掌握这些规律的最好方法就是画图,因此,同学们在课下应反复画物体在凸透镜不同位置的成像光路图,在这个基础上熟练掌握知识点分析中所列的表格,再做这种问题就得心应手了。

  例7物距OB为u,相距OB为v,凸透镜焦距为f。请用几何方法求证1/u+1/v=1/f。

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