實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)

1.凸透鏡成像原理：光的折射。

2.實(shí)驗(yàn)前調(diào)整器材，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一高度上，目的是讓燭焰通過凸透鏡所成的像呈現(xiàn)在光屏中心，便于觀察和比較像和物的大小、正倒關(guān)系。

3.蠟燭燃燒變短，光屏上的像將向上移動(dòng)；若光屏上所成的像偏下，則為使像成在光屏中央，應(yīng)將蠟燭向下移動(dòng)或者將凸透鏡向上移動(dòng)。

4.透鏡位置不變：（1）移動(dòng)蠟燭靠近凸透鏡時(shí)，光屏（像）遠(yuǎn)離透鏡，所成的像將變大；（2）將蠟燭與光屏互換位置，若原來成倒立、縮小像，則互換位置后，成倒立、放大的像，若原來成倒立、放大的像，則互換位置后，成倒立、縮小的像。

5.保持蠟燭和光屏的位置不動(dòng)，將凸透鏡在蠟燭和光屏之間移動(dòng)，光屏上可以再次成清晰的像。

6.物距大于一倍焦距時(shí)成實(shí)像，在光屏側(cè)能從光屏上觀察到像。物距小于一倍焦距時(shí)成虛像，在光屏側(cè)透過凸透鏡能觀察到像，從光屏上不能直接觀察到像。

注意事項(xiàng)

1.選擇較暗的環(huán)境進(jìn)行，可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較明顯。

2.最好用字母狀LED燈替代蠟燭，可以使光屏上成像更清晰、穩(wěn)定。

3.光屏上成清晰的像時(shí)，遮住透鏡的一部分，此時(shí)光屏上仍能成蠟燭完整的像，與原來的像相比此時(shí)的像會(huì)變暗。

4.光屏上成清晰的像時(shí)，用手指尖觸碰凸透鏡（或凸透鏡上有污點(diǎn)），光屏上不會(huì)出現(xiàn)手指尖（或污點(diǎn)）的像。

5.實(shí)驗(yàn)時(shí)，若有同學(xué)走過，帶動(dòng)的風(fēng)使?fàn)T焰向左擺動(dòng)，則燭焰的像將向右擺動(dòng)。

6.實(shí)驗(yàn)中光屏上找不到像的原因：

（1）燭焰、凸透鏡和光屏的中心不在同一高度上；

（2）燭焰在透鏡的焦點(diǎn)上；

（3）燭焰在透鏡的一倍焦距之內(nèi)（焦距大于物距，成虛像，光屏承接不到像）；

（4）物像之間距離大于光具座長(zhǎng)度（像距太大，像成在光具座之外）。

典例剖析

例 在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。

（1）如圖，所用凸透鏡的焦距是 [cm]，實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在 。

（2）當(dāng)把蠟燭移到[35 cm]刻度處時(shí)，移動(dòng)光屏到[80 cm]刻度處可得到一個(gè)倒立、 （選填“等大”“縮小”或“放大”）的實(shí)像；當(dāng)把點(diǎn)燃的蠟燭放在[20 cm]刻度處時(shí)，則光屏上成清晰的像，光屏應(yīng)放在光具座 [cm]刻度處。

（3）若用不透明的物體擋住透鏡的上半部分，則光屏上 （選填“能”或“不能”）成完整的像。

（4）如果在光屏上成模糊的像，當(dāng)取一眼鏡片放在凸透鏡和蠟燭之間時(shí)，光屏上的像變清晰，移走眼鏡片稍微將蠟燭靠近凸透鏡，光屏上再次得到清晰的像，則該眼鏡是 （選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）眼鏡。

（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)，蠟燭隨著燃燒而變短，光屏上的像將向 移動(dòng)。若要使蠟燭的像仍成在光屏中央，則需把光屏向 移動(dòng)。用發(fā)光二極管代替蠟燭的好處是 。

（6）為了探究生活中的透鏡成像現(xiàn)象，小明把一個(gè)裝水的玻璃杯放在漫畫前，驚奇地發(fā)現(xiàn)透過水杯看到漫畫中的老鼠變“瘦”了，還掉頭奔向貓（如圖3）。小明透過水杯看到的是老鼠的 （選填“實(shí)”或“虛”）像。

解析：（1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，該點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距[f=60.0 cm-50.0 cm=10.0 cm]；實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度上。

（2）已知[f=10.0 cm]，將點(diǎn)燃的蠟燭放置在光具座上[35 cm]刻度線處，[f<u] = [15.0 cm<]

[2f]，成倒立、放大的實(shí)像，像距[v=30.0 cm>2f]。若將蠟燭從圖中位置移到[20 cm]刻度線處，此時(shí)物距[u=30.0 cm>2f]，當(dāng)像距滿足[f<v<2f]時(shí)，光屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像。根據(jù)折射時(shí)光路是可逆的，可知像距[v=15.0 cm]，則應(yīng)移動(dòng)光屏到[65 cm]刻度線處。

（3）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，所有透過透鏡的光會(huì)聚到光屏上成像，若用不透明的物體擋住透鏡的一部分，則雖然整個(gè)物體發(fā)出的光有一小部分被擋住，但總會(huì)有一部分光通過凸透鏡的另一部分而會(huì)聚成像，因此，像與原來相同，大小不變，但亮度變暗。

（4）移走眼鏡片稍微將蠟燭靠近凸透鏡，物距變小，像距變大，光屏上再次得到清晰的像，說明原來像模糊是因?yàn)橄窬嗵?。?dāng)將眼鏡片放在凸透鏡和蠟燭之間時(shí)，光屏上的像變清晰，說明鏡片具有發(fā)散作用，應(yīng)是凹透鏡，該眼鏡是近視鏡。

（5）凸透鏡成倒立的實(shí)像，蠟燭由于燃燒逐漸變短，相對(duì)于凸透鏡向下移動(dòng)，則燭焰的像在光屏上的位置會(huì)向上方移動(dòng)；若要使蠟燭的像仍成在光屏中心，可以把光屏向上移動(dòng)，或者把凸透鏡向下移動(dòng)。發(fā)光二極管比燭焰的亮度更大、更環(huán)保，更容易看出倒立實(shí)像不僅是上下相反，而且是左右相反；蠟燭燃燒有火焰，不如發(fā)光二極管安全；火焰在有風(fēng)的時(shí)候會(huì)晃動(dòng)，成像不如發(fā)光二極管穩(wěn)定；蠟燭會(huì)越燒越短，而發(fā)光二極管不會(huì)。

（6）由圖可知，此時(shí)的老鼠的像與原圖中的老鼠相比，是左右顛倒的，該像屬于實(shí)像。

答案：（1）[10.0] 同一高度 （2）放大 65 （3）能 （4）近視 （5）上 上 略 （6）實(shí)

總結(jié)提升

1. 平行于主光軸的光會(huì)聚于主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離叫焦距；為使像成在光屏的中央，實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度上。

2. 當(dāng)[f<u<2f]時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像；當(dāng)[u>2f]時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像；折射時(shí)光路是可逆的。

3. 凸透鏡成像屬于光的折射現(xiàn)象，物體發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會(huì)聚在凸透鏡另一側(cè)的光屏上，形成物體的實(shí)像。凸透鏡的口徑越大，透過的光越多，像就越亮；凸透鏡的口徑越小，透過的光越少，像就越暗。

4. 根據(jù)“物近像遠(yuǎn)像變大”確定像模糊的原因；凹透鏡具有發(fā)散作用；近視眼用凹透鏡矯正。

（作者單位：遼河油田實(shí)驗(yàn)中學(xué)分校）