今天我们来探究凸透镜成像规律的实验。这个实验所要用到的实验器材有:光具座、蜡烛、焦点为10cm的凸透镜、光屏、火柴。
首先,在光具座上依次放好蜡烛、凸透镜、光屏。凸透镜放在光具座50cm处,蜡烛、光屏分别放在凸透镜的两侧,蜡烛到凸透镜中心的距离,叫作物距,光屏上呈现的像到凸透镜的距离叫作像距。那么凸透镜成各种不同的像,与物距有什么关系呢?下面我们通过实验来进一步探究。
点燃蜡烛,调整它们的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,其目的是使像呈现在光屏的位置。 这是凸透镜在光具座上的位置,这两点分别在距离凸透镜10cm即一倍焦距处,这两点分别在距凸透镜20cm即两倍焦距处。
1我们先将蜡烛移动到物距大于两倍焦距的位置,观察成像的特点,这时在光屏上成的是倒立的、比蜡烛小的缩小实像,像距在一倍焦距和两倍焦距之间。
2将蜡烛向凸透镜移近一些,但物距仍大于两倍焦距,此时像仍是倒立缩小的实像,像距仍在一倍焦距和两倍焦距之间。
3.再将蜡烛向凸透镜移近一些,但物距还是大于两倍焦距,我们发现,像总是倒立缩小的实像,像距总是在一倍焦距和两倍焦距之间。
所以当u>2f时(展示PPT)
4.如果把蜡烛放在物距为两倍焦距处,此时蜡烛的像有什么特点呢?我们发现此时像是与物体等大的倒立的实像,像的位置在两倍焦距处。
所以当U=2f时(展示PPT)
5.如果使蜡烛位于一倍焦距和两倍焦距之间,像有什么特点呢?我们先将蜡烛移到一倍焦距与两倍焦距之间,蜡烛距离两倍焦距处较近,移动光屏,此时在光屏上呈现的是倒立放大的实像,像距大于两倍焦距。
6.将蜡烛向凸透镜移动,蜡烛在一倍焦距和两倍焦距的中间位置,此时像仍是倒立放大的实像,像距仍大于两倍焦距。
7.再将蜡烛向凸透镜移动,靠近一倍焦距,但蜡烛仍然在一倍焦距和两倍焦距之间,我们发现像总是倒立放大的实像,像距总是在大于两倍焦距。
所以当f8如果将蜡烛移动到一倍焦距处,此时蜡烛的像又有什么特点呢?我们发现,不管怎样移动光屏,光屏上都得不到像。所以当u=f时(展示PPT)
9.如果将蜡烛向凸透镜移动,使物距小于一倍焦距,此时光屏上无法得到清晰的像,但通过凸透镜向蜡烛看去,可以看到一个正立放大的虚像。
10.将蜡烛继续向凸透镜移动,物距仍小于一倍焦距,此时无论怎样移动光屏,在光屏上都无法得到清晰的像,但通过凸透镜向蜡烛看去,同样可以看到一个正立放大的虚像。
所以当u使用焦点为5cm或者8cm的凸透镜做此实验,同样可以得到以上这些结论。