物理凸透鏡

凸透鏡對光線有會(huì)聚作用，因此凸透鏡也叫會(huì)聚透鏡．

邊緣薄中間厚的那種透鏡，老年人一般戴的就是，俗稱老花鏡

物焦點(diǎn)像,二倍焦距倒同.
于二焦倒立,焦外二內(nèi)幻燈放.
物體放焦點(diǎn)內(nèi),側(cè)看見虛像.
像若能夠呈屏,定倒立實(shí)像.

1．u＞f實(shí)像u＜f虛像焦點(diǎn)實(shí)像虛像界點(diǎn)

2．U＞2f縮實(shí)像u＜2f放實(shí)像二倍焦距點(diǎn)放實(shí)像與縮虛像界點(diǎn)

3．實(shí)像物距減像距變像變；物距增像距變像變

4．實(shí)像像與物凸透鏡異側(cè)虛像像與物凸透鏡同側(cè)

5．實(shí)像實(shí)際光線聚顯示光屏虛像實(shí)際光線反向延線交點(diǎn)顯示光屏

凸透鏡是一種常見的透鏡，中間厚、邊緣薄，至少有一個(gè)表面制成球面，亦可兩面都制成球面。起到放大的作用。倍數(shù)不等。鏡是根據(jù)光的折射原理制成的。凸透鏡是中央部分較厚的透鏡。凸透鏡分為雙凸、平凸和凹凸（或正彎月形）等形式，薄凸透鏡有會(huì)聚作用故又稱聚光透鏡，較厚的凸透鏡則有望遠(yuǎn)、會(huì)聚等作用，這與透鏡的厚度有關(guān)。

凸透鏡成像的規(guī)律

從實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)：凸透鏡成的像有兩種主要變化，即(1)像的大小變化；(2)像的虛實(shí)變化．并且這兩種變化都是由物距的變化引起的．(見下表)．從表中可以看出，凸透鏡的焦點(diǎn)和二倍焦距處是像的性質(zhì)發(fā)生突變的兩個(gè)特殊點(diǎn)．焦點(diǎn)是物體成虛像還是實(shí)像的分界點(diǎn)；二倍焦距處是物體成縮小像還是放大像的分界點(diǎn)．記住這兩個(gè)特殊點(diǎn)，對記憶凸透鏡的成像規(guī)律很有幫助．

凸透鏡的成像規(guī)律

物的位置
像的大小隨物距的變化
像的性質(zhì)
像的位置
光屏能否承接

無限遠(yuǎn)
物距減小像增大
成一點(diǎn)
像物異側(cè)v＝f
／

u＞2f

u＝2f

2f＞u＞f
倒立、縮小、實(shí)像

倒立、等大、實(shí)像

倒立、放大、實(shí)像
像物異側(cè)2f＞v＞f

像物異側(cè)v＝

2f

像物異側(cè)v＞

2f
能

u＝f

不成像
無限遠(yuǎn)
/

u＜f
物距增大 像增大
正立、放大、虛像
像物同側(cè)v＞u
否

2．閱讀課文“幻燈機(jī)”的內(nèi)容，找出幻燈機(jī)的工作原理．在幻燈片到鏡頭的距離與屏幕到鏡頭的距離中，你知道哪一個(gè)是物距，哪一個(gè)是像距嗎?

3．凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用

例題 做凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，當(dāng)蠟燭距透鏡15 cm時(shí)，在光屏上成放大的像，則下列說法中錯(cuò)誤的是

A．蠟燭距透鏡40cm時(shí)，一定成縮小的實(shí)像

B．蠟燭距透鏡20cm時(shí)，一定成放大的實(shí)像

C．蠟燭距透鏡18cm時(shí)，可能成放大的實(shí)像

D．蠟燭距透鏡6cm時(shí)，一定成放大的虛像

解析：在光屏上成放大實(shí)像，因此f＜u＜2f,即f＜15 cm＜2f,由上式解得7．5 cm＜f＜15 cm,所以15 cm＜2f＜30 cm．將題中所給物距和凸透鏡的焦距及二倍焦距相比較，應(yīng)用凸透鏡的成像特點(diǎn)，可判斷B是錯(cuò)誤的,凸透鏡成像的題目是初中光學(xué)中數(shù)量最多、難度最大的一類題目，在初中光學(xué)中占有重要的地位．這類題目考查的知識(shí)點(diǎn)是凸透鏡的成像規(guī)律，熟練掌握凸透鏡成各性質(zhì)像的條件是解答這類題目的前提，而凸透鏡所成像的性質(zhì)的變化，取決于物距與焦距關(guān)系的變化．因此，解答這類題目首先要確定凸透鏡的焦距(或焦距的變化范圍)．然后比較物距與焦距的大小，根據(jù)物距與焦距的大小關(guān)系和凸透鏡的成像規(guī)律，對這類題目給出正確解答．
【同步達(dá)綱練習(xí)】

1．在光具座上做“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，如圖6—22所示．當(dāng)光屏、透鏡及燭焰的相對位置如圖所示時(shí),恰好在光屏上成清晰的燭焰的像，請?jiān)诠馄辽洗笾庐嫵鰻T焰的像．

2．放幻燈片時(shí)，為了看到正立的像，應(yīng)把幻燈片________放．要使屏幕上的像大一些，應(yīng)將幻燈機(jī)________銀幕，并將幻燈片與鏡頭的距離________．

3．某同學(xué)拿著一個(gè)凸透鏡正對著太陽光，用一張白紙?jiān)谕哥R的另一側(cè)來回移動(dòng)，并得到一個(gè)最小最亮的光斑，用刻度尺測得此光斑到透鏡光心的距離是10 cm．該同學(xué)想用此透鏡來觀察郵票上較小的圖案，則郵票到透鏡的距離應(yīng)

A．大于10 cm

B．在10 cm和20 cm之間

C．小于10 cm

D．大于20 cm

5．在觀察凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)為了比較甲、乙、丙三個(gè)凸透鏡焦距大小，他讓凸透鏡和燭焰的距離保持15 cm不變，燭焰通過三個(gè)凸透鏡成像情況如下表，請?jiān)趫D6—23中標(biāo)出甲、乙、丙三個(gè)凸透鏡焦點(diǎn)的大致位置．

甲
成放大的實(shí)像

乙
成放大的虛像

丙
成等大倒立的像

5．已知凸透鏡焦距為10cm，設(shè)物體到透鏡的距離為u．則下列判斷正確的是

A．將該透鏡作放大鏡使用時(shí)，u＜10cm

B．物體為一點(diǎn)光源時(shí)，利用該透鏡可得到一束平行光，此時(shí)u＝10cm

C．將該透鏡作幻燈機(jī)的鏡頭使用時(shí)，u＞10cm

D．將該透鏡作照相機(jī)的鏡頭使用時(shí)，u＞20cm

6．圖6—24為凸透鏡成像的一種現(xiàn)象，AB代表物體，A′B′代表物體的像．這種現(xiàn)象可做

A．放大鏡觀察物體

B．幻燈機(jī)放映畫面

C．照相機(jī)拍攝照片

D．照相機(jī)拍照和幻燈放映

7．顯微鏡能對微小的物體進(jìn)行高倍數(shù)的放大，它利用兩個(gè)焦距不同的凸透鏡分別做成物鏡和目鏡．則物鏡和目鏡所成的像是

A．物鏡成倒立、放大的實(shí)像

B．物鏡和目鏡都成實(shí)像

C．物鏡和目鏡都成虛像

D．目鏡成正立、放大的虛像

8如圖6—25所示，凸透鏡的右側(cè)是蠟燭，左側(cè)紙片上是蠟燭的像，圖中畫出了三條由燭焰尖部射向凸透鏡的光線，請你畫出這三條光線的折射光線．

【思路拓展題】

做一做

有人說：“虛像能用眼睛直接看，但不能呈現(xiàn)在屏上，實(shí)像能呈現(xiàn)在屏上，但不能用眼睛直接看到”．通常，我們也總是讓實(shí)像呈現(xiàn)在屏上，借助漫反射把光線反射入人眼，使眼睛看到實(shí)像．人眼到底能否直接看到實(shí)像，你就親自試一試吧！

如圖6—26所示，要想看到AB所成實(shí)像A′B′,眼睛必須在什么地方？向什么方向看？

凸透鏡所成實(shí)像與虛像，一個(gè)在鏡前，一個(gè)在鏡后，用眼睛如何判斷？試試看！

也許你還會(huì)意外地發(fā)現(xiàn)很有趣的現(xiàn)象，請同學(xué)們互相交流探討，想辦法弄明白吧！

讀一讀

游戲打開了科學(xué)的大門

1609年，在荷蘭的密特西波奇城里，有一家眼鏡店．有一天，眼鏡店老板漢斯的孩子，悄悄地拿了幾塊鏡片，有老花的，也有近視的，和鄰居的幾個(gè)孩子耍．

他們本來是想模仿大人，把鏡片架在自己的眼睛上，可是他們的眼睛既不近視，又不老花，這些鏡片對他們當(dāng)然不合適，只有把它們靠在離眼睛比較遠(yuǎn)的地方，才能看清楚鏡片后面的東西．一個(gè)淘氣的孩子拿著眼鏡片來做游戲，他一手拿著近視鏡片，一手拿著老花鏡片，把兩個(gè)鏡片一前一后地舉在眼前，他透過鏡片向遠(yuǎn)處望去，不由得又驚又喜地喊了起來：

“嗨！真奇怪，禮拜堂的尖塔，突然變得這樣近啦！”他的發(fā)現(xiàn)使得小朋友們異常興奮．大家又喊又叫，驚動(dòng)了眼鏡店的老板漢斯．漢斯起來一看，真了不起，孩子們在游戲中竟發(fā)現(xiàn)了一種可以望遠(yuǎn)的裝置．

當(dāng)時(shí)，荷蘭正在跟西班牙打仗．漢斯做了一架望遠(yuǎn)鏡獻(xiàn)給了荷蘭皇帝，可以用它來偵察敵情，皇帝很高興，獎(jiǎng)賞了漢斯．

后來，望遠(yuǎn)鏡由荷蘭傳到了法國，又由法國傳到意大利．伽利略聽到了這個(gè)消息，自己設(shè)計(jì)制造了一架天文望遠(yuǎn)鏡，用來觀察天上的星星．人類這才打開了宇宙的大門．

荷蘭的那幾個(gè)小孩還發(fā)現(xiàn)，鏡片越是凸得厲害，用它來看東西越顯得大，50多年以后，一位名叫列文虎克的英國人，知道了這個(gè)消息以后，自己磨制鏡片，制造成了第一架顯微鏡，他打開了一個(gè)人類從沒見過的微生物世界．

你大概沒想到吧，游戲幫助人們打開了兩個(gè)世界的大門．

請你取兩個(gè)透鏡(凸透鏡、凹透鏡可任意組合)，也將它們一前一后地舉在眼前，透過兩塊鏡片你能看到什么樣的情景？將你所用的透鏡組合和所看到的情景記錄下來．

凸面鏡對光線有發(fā)散作用，是光線在其表面發(fā)生反射形成的，光線不經(jīng)過凸面鏡；凸透鏡對光線有會(huì)聚作用，是光線經(jīng)過凸透鏡發(fā)生折射形成的。

凹面鏡和凸面鏡都是反射鏡，區(qū)別是前者用球的內(nèi)表面做反射面，后者是用球的外表面做反射面；前者對平行入射光的作用是會(huì)聚的，后者是發(fā)散的；前者成倒立縮小的實(shí)象，后者成縮小正立的虛象。
凹透鏡與凸透鏡都是利用光的折射。區(qū)別是結(jié)構(gòu)上，前者是中間薄邊緣厚，后者相反；前者對平行入射光折射后發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線交于焦點(diǎn)（虛焦點(diǎn)），后者對平行入射光折射后會(huì)聚，并會(huì)聚于焦點(diǎn)（實(shí)焦點(diǎn)）；前者永遠(yuǎn)成正立縮小的虛象，后者能成實(shí)象（物距大于焦距時(shí)）也能成虛象（物距小于焦距，所成虛象是正立放大的）。

凹透鏡可以發(fā)散光線，如近視鏡。凸透鏡能匯聚光線，老花鏡，望遠(yuǎn)鏡，顯微鏡都是用凸透鏡。