探究凸透镜成像的规律

袁利英

探究凸透镜成像的规律是光学的必考内容，由于本实验中物体距凸透镜的距离不同，成像在不断变化，且仪器种类较多，同学们在实验及解题过程中出现错误的几率较大，因此必须多练习，认真思考，注意总结规律，才能取得较好的成绩。

例1，根据照相机、投影仪、放大镜所成像的特点，小明和小华利用蜡烛、火柴、凸透镜、光屏、光具座等实验器材，做了探究凸透镜成像规律的实验。

1.根据本实验的内容，请你提出一个适合探究的问题：____。

解析：本实验探究的主题是凸透镜成像的规律，所以，可以提出：凸透镜成像有什么规律（特点）？主要从照相机、投影仪、放大镜所成像的特点论述，如从物距的变化，观察像的虚实、大小、正倒变化等。

2.根据照相机、投影仪、放大镜所成像的特点，请你提出几个关于凸透镜成像的猜想。

解析：通过生活经验，可以提出猜想：照相机能使物体成缩小的像，照相时物体离照相机较远，因此，当物体离凸透镜较远时，可能成缩小的像；投影仪能使物体成放大的像，成像时物体离投影仪较近，因此，当物体离凸透镜较近时，可能成放大的像；放大镜成的像也是放大的，跟投影仪成的像却不同，猜想正确与否，可以通过后面的实验验证。

3.实验时，小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，进行了如下操作，并得到了相关结论，请你将探究部分补充完整。

（1）将一束平行光射向凸透镜，光路图如图1，则该透镜的焦距为____cm。

（2）小明将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，使蜡烛和光屏位于凸透镜两侧，如图2，并使烛焰、透镜和光屏的中心大致在____，目的是____。

（3）开始实验时，将蜡烛放在离凸透镜的距离尽量____（填“远”或“近”）的位置，并点燃蜡烛。

解析：实验的设计要考虑仪器和实验效果。实验方案要可行，观察到的实验现象要能验证猜想是否正确，（1）进行本实验前必须要知道测量凸透镜焦距的方法，否则实验过程中将无法总结出规律，（2）蜡烛、透镜和光屏三者的放置是一个细节，如果放置不当将影响像的位置，有可能观察不到像，（3）为使实验顺利进行，可先将蜡烛放在离凸透镜较远的位置，逐渐将蜡烛靠近凸透镜，观察光屏上像的变化。

4.小明和小华的实验过程如下：

（1）移动蜡烛，然后移动光屏得到清晰的像，

在光屏上找到一个和照相机成的像相同的像；

在光屏上找到一个和投影仪成的像相同的像；

移动蜡烛观察凸透镜作为放大镜所成的像，

（2）随着物距的变化，像距也有所变化，成实像时，物距减小，像距____，像也____。

解析：实验步骤合理与否决定实验的可信度，本实验要注意透镜焦距的大小，在实验中，整体比较物距变化带来的像距变化，将实验结果记录在表1中，由表1可知，成实像时，随着物距减小，像距逐渐增大，像也逐渐增大。

5.在实验中，出现下列现象，请你思考分析并解释原因。

（1）实验开始时，小明无论如何移动光屏均找不到像，原因是____。

（2）实验中，他们和别的组的物距一样，但像距不一样，原因是他们找到的像不是____的像。

（3）物距“可时，光屏上一片光亮，____（填“是”或“不是”）成的像。

解析：（1）本实验中，如果最初没有将烛焰、透镜、光屏中心调整在同一高度，则可能找不到像，或看到不完整的像，或看到像偏上、偏下，（2）实验中，在物距相同的情况下，所得的像距也应该是相同的，如果他们和别的组的物距一样，但所测像距不同，则他们找到的像一定不是最清晰的像，（3）物距u=f时，物体放在了凸透镜的焦点上，此时光线通过凸透镜平行射出，则在光屏上得到的是一个与凸透镜大小相同的圆形光斑，不是成像。

6.通过实验，小明和小华总结出凸透镜成像的规律是____。

解析：实验过程中，要求每个现象至少做两组数据，实验结论的得出必须有数据的支撑，当u>2f时，成倒立、缩小的实像；当u=2f时，成倒立、等大的实像：当f

7.实验反思时，同学们提出如下问题，请你给出

答案：

（1）在做凸透镜成像的实验时，将手指放在凸透镜上，挡住部分凸透镜，光屏上会出现什么现象？

（2）用照相机照相时，如果有一个小泥点在镜头上，照片上能看到吗？

解析：（1）用手指挡住部分凸透镜，蜡烛、凸透镜和光屏所在的位置均没有变化，只是透过凸透镜的光减少，不会影响成像的性质，只是所成的像会暗一些，（2）用照相机照相时，如果有一个小泥点在镜头上，小泥点所起的作用只是挡住了一些光线，而小泥点的形状在照片上是不能看到的。

责任编辑：程哲