萬后湘

摘要：變焦問題對學生而言難度較大，主要原因是學生不清楚凸透鏡的焦距是描述透鏡會聚能力的物理量;在物距不變時，變焦會引起像距的改變.本文旨在幫助學生理清物距、像距以及焦距三者間的關聯(lián)，提升解決問題的能力.

關鍵詞：焦距;像距;變焦

題目（1）欲探究凸透鏡的焦距與凸透鏡球形表面彎曲程度的關系，某物理興趣小組選擇了材料相同、彎曲程度不同的甲乙兩透鏡，讓與主光軸平行的光分別通過凸透鏡后會聚于焦點處，如圖1所示.

比較兩次實驗數(shù)據(jù)，可以得到結論1：

在凸透鏡材料相同的情況下，凸透鏡表面越凸，凸透鏡的焦距越小.

（2）如果甲乙兩凸透鏡的焦距分別為f1=15cm和f2= 10cm;小華用甲乙兩凸透鏡做了4次實驗，表1為記錄的數(shù)據(jù)：

比較實驗數(shù)據(jù)，可以得到結論2：

若物距相同，焦距越大，像距越大.

利用上述結論1和結論2，可以解釋許多物理司題.

問題1 正常的眼睛為什么既能看清近處物體也能看清遠處的物體

解析 人眼的晶狀體相當于凸透鏡，視網(wǎng)膜相當于膠片，通過晶狀體的調(diào)節(jié)將遠近不同的物體成像在視網(wǎng)膜上.圖2是不同位置處的兩個物體的成像示意圖.圖2（a）是眼睛看遠處物體時，晶狀體較薄，物體成像在視網(wǎng)膜上;當物體較近時，像有移動到視網(wǎng)膜后面的趨勢，此時晶狀體會智能的變厚變凸.根據(jù)結論1：晶狀體表面變凸，焦距變小，凸透鏡的會聚能力變大，像會前移，物體成像在視網(wǎng)膜上，如圖2（b）所示，這樣正常的眼睛既能看清近處物體也能看清遠處的物體.

人眼如果長期觀察近處物體，會造成晶狀體過度彎曲，不能變薄，再觀察遠處物體時，像就會落在視網(wǎng)膜的前面，從而看不清遠處的物體，這就是近視眼的成因，需戴凹透鏡矯正，

問題2 將同一物體分別放在甲乙兩個凸透鏡前等距離處，通過甲透鏡成縮小的實像，通過乙透鏡成放大的實像.由此推斷，甲透鏡的焦距____（填“小于”或“大于”）乙透鏡的焦距.

解析 在物距相同的情況下，乙透鏡所成的像大，那么乙透鏡所成的像的像距也大.根據(jù)結論2：在物距相同的情況下，焦距越大，像距越大，所以乙透鏡的焦距大;也就是甲透鏡的焦距小.

問題3 如圖3所示，光屏上呈現(xiàn)清晰的像.

（1）物距u=____，像距v=____，光屏上呈現(xiàn)的是____、____、____像.

（2）凸透鏡焦距的范圍______ .

（3）讓蠟燭靠近凸透鏡，要使光屏重新出現(xiàn)清晰的像，光屏應____（填“靠近”或“遠離”）凸透鏡.

（4）讓蠟燭從刻度為10cm的位置移動到刻度為20cm的位置，保持光屏在刻度80cm的位置不變，要使光屏重新出現(xiàn)清晰的像，可換用焦距____（填“大”或“小”）的凸透鏡.

（5）讓蠟燭從刻度為lOcm的位置移動到刻度為20cm的位置，保持光屏在刻度80cm的位置不變，要使光屏重新出現(xiàn)清晰的像，可在凸透鏡前加一個____（填“凸透鏡”或“凹透鏡”）.

解析（1）u=40cm，v=30cm，光屏上呈現(xiàn)的是倒立、縮小的實像.

（2）解不等式40cm> 2f和f<30cm< 2f;取公共部分得出凸透鏡焦距的范圍.

（3）根據(jù)“物近→像遠→像變大”，光屏應遠離凸透鏡.

（4）蠟燭移近凸透鏡→像有遠離透鏡的趨勢;如果要使像距不變→換用會聚能力更強的凸透鏡→換用焦距小的凸透鏡.

（5）蠟燭移近凸透鏡→像有遠離透鏡的趨勢;如果要使像距不變→也可增加一個凸透鏡，使得會聚能力變強.

參考文獻：

[1]劉炳升，李容.義務教育課程標準實驗教科書物理教師教學用書（八年級上冊）[M].江蘇：江蘇鳳凰科技出版社，2012.