探究凸透鏡成像的規律

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實驗設想

如上圖将物體放在凸透鏡前，由遠及近移動物體至凸透鏡，觀察物體經凸透鏡後的成像情況，通過物距與相距的關系進一步定量分析實驗情況。

重要物理概念：

1. 物距：物體到透鏡的距離稱為物距（μ）

2. 相距：像到透鏡的距離稱為相距（ν）

3. 實像：能在光屏上呈現的像，它是由實際光線會聚而成的

實驗步驟

用一支蠟燭作為發光物體，一塊白色的硬紙闆作為光屏，研究燭焰的成像情況。

①組裝實驗裝置，将燭焰中心、凸透鏡中心和光屏中心調整到同一高度，确保成像在光屏中心。

②将凸透鏡固定在光具座中間某刻度處，把蠟燭放在較遠處，使物距μ＞2f，調整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的實像，觀察實像的大小和正倒。改變物距μ，仍使μ＞2f，重複實驗，觀察像的大小和正倒。

③把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距μ，使μ=2f，調整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒。

④把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距μ，使f＜μ＜2f，調整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒。改變物距μ，仍使f＜μ＜2f，重複實驗，觀察實像的大小和正倒。

⑤把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距μ，使μ=f，觀察能否成像。

⑥把蠟燭向凸透鏡移近，改變物距μ，使μ＜f，發現在光屏上不能得到蠟燭的像，此時成虛像，應從光屏這側向透鏡裡觀察蠟燭的像，觀察虛像的大小和正倒。

實驗結論

根據上面的探究活動，可以歸納出如下結論：

①當μ＞2f時，f＜ν＜2f，成倒立、縮小的實像，物像在透鏡兩側，應用：照相機、攝像機

②當μ＝2f時，ν＝2f，成倒立、等大的實像，物像在透鏡兩側，二倍焦距點是放大和縮小實像的分界點，應用：測焦距

③當f＜μ＜2f時，ν＞2f，成倒立、放大的實像，物像在透鏡兩側，應用：幻燈機、投影儀、電影放映機

④當μ＝f時，不成像，焦點是實像和虛像的分界點

⑤當μ＜f時，光屏上不成像，在物體同側成正立、放大的虛像，物像在透鏡同側，應用：放大鏡

總結：

1. 成實像時：物距變小，像距變大，像變大；物距變大，相距變小，像變小。

2. 成虛像時：物距變小，像距變小，像變小；物距變大，相距變大，像變大。

小結

凸透鏡成像的規律

焦距：一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小．

實像：物遠像近像變小，物近像遠像變大．

虛像：物遠像遠像變大，物近像近像變小．

中考再現

1.（2018•蘇州30）學過透鏡知識後，小明實驗小組在光學實驗室(暗室)想對學過的知識進行深入研究，可用的器材有:光源S(視為點光源)、圓形凸透鏡(直徑為D)、光具座、光屏(足夠大).經讨論他們決定先從測凸透鏡的焦距開始.

(1)在光屏中央畫一個與凸透鏡直徑相同的圓，找出圓心O'.

(2)将光源、凸透鏡和光屏放在光具座上，調節它們的高度，使光源、凸透鏡光心和 在同一水平直線上.

(3)固定凸透鏡的位置，将光源從緊貼凸透鏡的位置緩慢向外移動，直到光屏上的光斑 ，就可以從光具座上讀出凸透鏡的焦距，此時各器材在光具座上的位置如圖甲所示，該凸透鏡的焦距為 cm.

(4)為了驗證測出的焦距值是否準确，小明提出可以左右移動光屏，若光屏上的光斑大小不變，則測出的焦距準确.若向右移動光屏，光斑變大，說明本次測出的凸透鏡的焦距比真實值 .

(5)在移動光屏的過程中，小明發現在光屏上光斑外側還有一個暗環，他猜想可能是凸透鏡的邊框造成的.于是他拆除邊框直接将凸透鏡固定在光具座上，進行實驗驗證，發現暗環仍然存在.你認為暗環是如何形成的? .若光源S在左焦點上，光屏在右焦點處，如圖乙所示，請你算出此時暗環的面積等于 .

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