成像规律
物体到凸透镜的距离u 像到凸透镜的距离v 像的大小 像的正倒 像的虚实 应用实例
u>2f 2f>v>f 缩小 倒立 实像 照相机
u=2f v=2f 等大 倒立 实像 测焦距
2f>u>f v>2f 放大 倒立 实像 放映机幻灯机投影机 u=f 无(平行v无限大)无 无 无 探照灯
u
利用透镜的特殊光线作透镜成像光路:
(1)、物体处于2倍焦距以外
(2)、物体处于2倍焦距和1倍焦距之间
(3)、物体处于焦点以内
利用透镜的特殊光线作透镜成像光路:
(1)、物体处于2倍焦距以外
(2)、物体处于2倍焦距和1倍焦距之间
(3)、物体处于焦点以内
(4)、凹透镜成像光路
实验研究凸透镜的成像规律是:当物距在一倍焦距以内时,得到正立、放大的虚像;在一倍焦距到二倍焦距之间时得到倒立、放大的实像;在二倍焦距以外时,得到倒立、缩小的实像。
该实验就是为了研究证实这个规律。实验中,有下面这个表:
物距u像的性质像的位置
正立或倒立放大或缩小虚像或实像与物同侧与异侧像距v
u>2f倒立缩小实像异侧f
u=2f倒立等大实像异侧v=2f此时物体与像的距离是最小的,既4倍焦距。
f2f
u=f不成像,因为v=无限大(平行,所以无限大)
u
这就是为了证实那个规律而设计的表格。其实,透镜成像满足透镜成像公式:
1/u(物距)+1/v(像距)=1/f(透镜焦距)
成像光路作法
(1)、物体处于2倍焦距以外
(2)、物体处于2倍焦距和1倍焦距之间
(3)、物体处于焦点以内
(4)、凹透镜成像光路
测量焦距
1 公式法: 利用光具座做凸透镜成实像的实验,测量并记录成像时的物距u和像距v,根据透镜成像公式,计算出透镜焦距f,多次测量后取平均值。 2 共轭法:利用光具座固定好光源和光屏位置,测量出它们的间距L。将待测焦距的凸透镜放在其间,沿主轴移动凸透镜,使光屏上两次呈现出光源倒立的像。记录两次成像时透镜的位置,由此求出两次成像过程中透镜移动的距离d,根据公式可计算出凸透镜焦距f,这个方法叫共轭法。这是实验室中常用的测凸透镜焦距的方法之一。 3 平行光聚焦法:根据凸透镜特性,让平行光(如太阳光)沿主轴方向入射到凸透镜上,在另一侧与透镜平行放置一光屏,调节光屏位置使光屏上的光斑最小且最明亮,此时透镜与光屏的间距为凸透镜焦距。这是一种简便的粗测凸透镜焦距的方法。
4 远物成像法:在实验室还可以用远物成像法代替平行光聚焦法估测凸透镜焦距,方法与平行光法相似;调节光屏的位置,使远处的物体(例如教室的窗或窗外的物体)在光屏上成像,光屏与透镜之间的距离近似为该透镜的焦距。
实验研究
凸透镜的成像规律是:当物距在一倍焦距以内时,得到正立、放大的虚像;在一倍焦距到二倍焦距之间时得到倒立、放大的实像;在二倍焦距以外时,得到倒立、缩小的实像。
该实验就是为了研究证实这个规律。实验中,有下面这个表:
物 距 u 像的性质 像的位置
正立或倒立 放大或缩小虚像或实像 与物同侧与异侧像距v
u>2f 倒立缩小 实像异侧 f
u=2f 倒立等大 实像异侧 v=2f 此时物体与像的距离是最小的,既4倍焦距。
f2f
u=f 不成像,因为v=无限大(平行,所以无限大)
u
这就是为了证实那个规律而设计的表格。其实,透镜成像满足透镜成像公式:
1/u(物距)+1/v(像距)=1/f(透镜焦距)
照相机运用的就是凸透镜的成像规律。镜头就是一个凸透镜,要照的景物就是物体,胶片就是屏幕。照射在物体上的光经过漫反射通过凸透镜将物体的像成在最后的胶片上,胶片上涂有一层对光敏感的物质,它在曝光后发生化学变化,物体的像就被记录在胶卷上。至于物距、像距的关系与凸透镜的成像规律完全一样。物体靠近时,像越来越远,越来越大,最后再同侧成虚像。 另外,物在无穷远处的时候,像可以近似地认为在焦点。(正因为这样,傻瓜相机不用调焦)物体远离凸透镜时,像会靠近凸透镜,就是说,物往哪个方向走,像就往哪个方向走。当物从无穷远处移动至距离像2F处,则物的移动速度比像要快。 公式的推导
如图,实物AB发出的平行与主光轴的光过焦点F2与过透镜中心的光交与点E
则DE为实像,BO为物距u,DO为像距v
这是正解
CO/DE=OF2/F2D
又由矩形ABOC可以得到AB=CO
所以OF2/F2D= AB/DE=BO/OD
即f/(v-f)=u/v
uv=uf+vf
uv/f=u+v(两边同时除以f)
v/f=1+v/u(两边同时除以u)
1/f=1/u+1/v(两边同时除以v)