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凸透镜成像是光学中的重要内容,如何理解和运用成像规律是教学中的重点和难点.本文将凸透镜成像规律概括为” 三个成像区\两个特殊点\一个动态特点”,便于理解和记忆;并将常见的几种题型进行小结,以利于快速准确解题. 1\三个成像区 (1)物距 u>2f 时,成倒立缩小的实像，像在1倍焦距和2倍焦距之间. (2)物距2f>u>f时,成倒立放大的实像，像在2倍焦距以外. (3)物距 u<f 时,成放大正立虚像，像与物在透镜同侧. 2\两个特殊点 像的性质发生突然变化的两个特殊点:一个是焦点F,另一个是凸透镜二倍焦距处. 焦点:(1)焦点是物体成虚像还是实像的分界点,把物体放在焦点上(u=f)时,不能成像;把物体放在焦点以内(u<f)时成虚像;把物体放在焦点以外(u>f)时成实像.(2)无论成实像还是虚像,物体靠近焦点时像变大\像距变大,物体远离焦点时像变小\像距也变小.(3)当物距u<2f时,物体靠近焦点处,物\像间的距离变大;物体远离焦点,物\像间的距离变小. 二倍焦距处: (1)二倍焦距处是物体成缩小实像还是放大实像的分界点,把物体放在焦距和二倍焦距之间时成放大的实像;把物体放在二倍焦距处时成等大的实像;把物体放在二倍焦距之外时成缩小的实像.(2)物体成实像时,将物体放在二倍焦距处,物\像间的距离最小.(3)物体成实像时,物体靠近二倍焦距处, 物\像间的距离变小; 物体远离二倍焦距处, 物\像间的距离变大. 3\一个动态特点 物体沿凸透镜主轴移动时,物\像移动的方向一致.当物体成实像时,物体靠近透镜移动,则透镜另一侧的像远离透镜;当物体成虚像时,物体靠近透镜移动,则物体同侧的像也靠近透镜. 4\六种基本题型 (1)确定像的特点 例:凸透镜的焦距是15cm.将物体放在主轴上距透镜焦点5cm处,所成的像一定是( ). A.正立的 B.倒立的 C.放大的 D.虚像 解析: 将物体放在主轴上距透镜焦点5cm处,物距可能f<u<2f,成倒立放大的实像;也可能u<f,成正立放大的虚像;因此,所成的像一定是放大的,选C.
(2)确定焦距范围 例:在关于凸透镜的成像实验中,将物体放在距透镜20cm处,这时得到一个倒立放大的实像,则该凸透镜的焦距的大小的范围为 . 解析:物距u=20cm,物体成倒立放大的实像,应满足f<u<2f,即满足:20cm<2f和f<20cm,解得:10cm<f<20cm.
(3)确定物距或像距 例:用照相机给家人照相,人与照相机镜头的距离和底片到照相机镜头的距离分别是( ) A.大于2f,小于f B. 大于2f,小于2f\大于f C. 小于2f\大于f,大于2f D. 大于f, 大于2f 解析:照相机利用物距u>2f时,凸透镜成倒立缩小实像制成的,此时像距f<v<2f.选C.
(4)确定物距或像距变化 例:用一架镜头焦距不变的照相机,给一个人照了一张全身像,再用它给这个人照一张半身像,应该使 ( ) A. 照相机与人的距离增大,暗箱长度缩短 B. 照相机与人的距离增大,暗箱长度伸长 C. 照相机与人的距离减小,暗箱长度缩短 D. 照相机与人的距离减小,暗箱长度伸长 解析:拍半身像与全身像相比像变大了.凸透镜成实像时,物距变小,像距就增大,像也变大.因此应使照相机与人的距离减小,暗箱长度伸长,选D. (5)确定物像间距离变化 例:一凸透镜的焦距为10cm,当物体从距透镜15cm处沿透镜主轴远离,移动到距透镜40cm处的过程中,物体与它的像之间的距离 ( ) A. 逐渐增大 B. 先减小,后增大 C. 逐渐减小 D. 先增大,后减小 解析:物体从距透镜15cm处(f<u<2f)移动到距透镜40cm处(u>2f)的过程中,先靠近二倍焦距处,物像间距离减小;在二倍焦距处,物像间离距最小;然后远离二倍焦距处,物像间距离增大.因此在整个移动过程中,物体与它的像之间的距离先减小,后增大;选B.
(6)确定像的移动方向 例:一物体从远处向凸透镜的2倍焦距处匀速运动而来,则物体的像( ) A.与物体的运动方向相同,像距越来越小 B.与物体的运动方向相同,像距越来越大 C.与物体的运动方向相反,像距越来越大 D.与物体的运动方向相反,像距越来越小 解析:根据凸透镜成像的动态特点,像与物体的运动方向相同. 物体从远处向凸透镜的2倍焦距处移动,也就是向靠近焦点方向移动,此时像变大,像距也变大.选B. |
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