【高中物理竞赛 精】透镜成像专题讲座
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《透镜成像》讲义一、透镜的基本概念在探讨透镜成像之前,咱们先来了解一下透镜到底是什么。
透镜,简单来说,就是一种能够折射光线的光学元件。
它通常由透明材料制成,比如玻璃或者塑料。
透镜主要分为凸透镜和凹透镜两种。
凸透镜中间厚、边缘薄,具有会聚光线的作用;而凹透镜则是中间薄、边缘厚,能使光线发散。
二、凸透镜成像规律接下来,咱们重点讲讲凸透镜成像。
这可是透镜成像里非常重要的一部分。
当物体位于凸透镜的二倍焦距以外时,会在凸透镜的另一侧形成倒立、缩小的实像。
这种情况在生活中的应用,就像照相机,它能把远处的景物缩小成像在底片上。
要是物体在凸透镜的二倍焦距和一倍焦距之间,那么在另一侧就会得到倒立、放大的实像。
投影仪就是利用这个原理,把胶片上的图像放大投射到屏幕上。
而当物体在凸透镜的一倍焦距以内时,此时成的是正立、放大的虚像。
放大镜就是这样,让我们看到被放大的物体。
为了更直观地理解,咱们可以通过实验来观察。
在实验中,调整物体到凸透镜的距离,同时观察像的性质和位置的变化。
这里有几个关键的概念要记住,比如焦距,就是焦点到光心的距离;还有物距,是物体到凸透镜光心的距离;像距则是像到凸透镜光心的距离。
三、凹透镜成像规律说完凸透镜,咱们再来看看凹透镜。
凹透镜成像总是正立、缩小的虚像。
无论物体放在什么位置,成像的性质都不变。
虽然凹透镜在日常生活中的成像应用相对较少,但在一些特殊的光学仪器中也会用到。
四、透镜成像公式在研究透镜成像时,有一个很重要的公式:1/f = 1/u + 1/v 。
这里的 f 表示焦距,u 表示物距,v 表示像距。
通过这个公式,我们可以在已知其中两个量的情况下,计算出第三个量。
这对于解决一些关于透镜成像的问题非常有帮助。
五、透镜成像的实际应用透镜成像在我们的生活中有着广泛的应用。
除了前面提到的照相机、投影仪和放大镜,显微镜和望远镜也是很好的例子。
显微镜主要由目镜和物镜组成,物镜成倒立、放大的实像,目镜则把这个实像再次放大,让我们能够看清微小的物体。
《透镜成像规律教案》PPT课件第一章:引言1.1 课程导入利用日常生活中常见的透镜(如眼镜、相机、显微镜等)引起学生对透镜的兴趣。
提问:你们对透镜有什么了解?透镜在现实生活中有哪些应用?1.2 教学目标让学生了解透镜的基本概念和分类。
掌握透镜成像的规律及其应用。
1.3 教学方法采用问题驱动的教学方法,引导学生通过观察、思考、讨论来学习透镜成像规律。
第二章:透镜的基本概念2.1 透镜的定义解释透镜的定义,让学生明白透镜是一种光学元件,能够使光线发生折射。
2.2 透镜的分类介绍凸透镜和凹透镜的特点和区别。
展示不同类型的透镜图片,让学生能够识别。
2.3 透镜的参数讲解透镜的焦距、折射率等基本参数的概念和意义。
第三章:透镜成像规律3.1 透镜成像的基本原理讲解透镜成像的原理,引导学生理解光线经过透镜折射后的聚焦过程。
3.2 透镜成像公式介绍透镜成像的数学公式,如物距、像距和焦距之间的关系。
3.3 凸透镜成像规律讲解凸透镜成像的规律,包括放大、缩小、倒立等现象。
第四章:透镜成像的应用4.1 照相机讲解照相机中透镜的作用,让学生了解如何通过透镜捕捉清晰的图像。
4.2 投影仪解释投影仪中透镜的作用,展示投影仪成像的示例。
4.3 望远镜介绍望远镜的构造和原理,让学生了解如何通过透镜观察远处物体。
第五章:总结与练习5.1 课程总结回顾本节课所学内容,让学生巩固透镜成像规律及其应用。
5.2 课堂练习设计一些有关透镜成像的问题,让学生运用所学知识解决问题。
第六章:透镜的形状与焦距6.1 透镜形状与焦距的关系讲解不同形状的透镜(如圆形、椭圆形、平面、曲面等)对焦距的影响。
利用实验或图片展示不同形状透镜的焦距变化。
6.2 透镜材料与焦距的关系介绍不同材料(如玻璃、塑料、水晶等)制成的透镜对焦距的影响。
展示不同材料透镜的焦距差异。
第七章:透镜的光学性质7.1 透镜的折射率讲解透镜折射率的概念和意义,让学生理解光线在透镜中传播的速度变化。
物理竞赛培训07(透镜成像及其规律)第七讲透镜及其成像规律的探究第 1 页共 6 页第七讲透镜及其成像规律的探究【知识补充】1、当物距⼤于2倍焦距时,则像距在1倍焦距和2倍焦距之间,成倒⽴、缩⼩的实像。
此时像距⼩于物距,像⽐物⼩,物像异侧。
应⽤:照相机、摄像机。
2、当物距等于2倍焦距时,则像距也在2倍焦距,成倒⽴、等⼤的实像。
此时物距等于像距,像与物⼤⼩相等,物像异侧。
3、当物距⼩于2倍焦距、⼤于1倍焦距时,则像距⼤于2倍焦距,成倒⽴、放⼤的实像。
此时像距⼤于物距,像⽐物⼤,物像异侧。
应⽤:投影仪、幻灯机、电影放映机。
4、当物距等于1倍焦距时,则不成像,成平⾏光射出。
减⼩⽽减⼩。
5、当物距⼩于1倍焦距时,则成正⽴、放⼤的虚像。
此时像距⼤于物距,像⽐物⼤,物像同侧。
应⽤:放⼤镜。
第七讲透镜及其成像规律的探究第 2 页共 6 页6、透镜成像规律公式:vu f 111+= 【热⾝训练】例⼀:在做“研究凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰、凸透镜及光屏处在如图所⽰的位置时,恰能在光屏上得到⼀个清晰的像。
由此可以判断,他所使⽤凸透镜的焦距【】A .⼀定⼩于8cmB .⼀定在8cm 到10cm 之间C .⼀定⼤于20cmD .⼀定在10cm 到16cm 之间【解析】若在光屏上得到清晰的像是放⼤的像,说明烛焰处于焦点和2倍焦距位置之间,焦距⼩于10cm ;若在光屏上得到清晰的像是缩⼩的像,说明烛焰处于2倍焦距位置之外(物距⼤于2倍焦距),成像在焦点与2倍焦距位置之间,焦距⼤于8cm ;所以他所使⽤凸透镜的焦距⼀定在8cm 到10cm 之间,选项B 正确。
例⼆:在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当凸透镜、光屏和蜡烛⽕焰的位置如图所⽰时,光屏上能成⼀个清晰地像,则【】A.所成的像是正⽴缩⼩的实像B.所成的像是倒⽴缩⼩的实像C.把蜡烛向左移动少许,光屏适当向左移动可得到更⼤的实像D.把蜡烛向右移动少许,光屏适当向右移动可得到更⼤的实像【解析】根据凸透镜成像规律,由图可知,蜡烛⽕焰位于焦点和2倍焦距位置之间,所成的像是倒⽴放⼤的实像,选项AB 错误;把蜡烛向左移动少许,光屏适当向左移动可得到减⼩的实像,选项C 错误;把蜡烛向右移动少许,光屏适当向右移动可得到更⼤的实像,选项D 正确。
高中物理竞赛教程:1.5《透镜成像》篇一:高中物理竞赛教程:本资料来自于资源最齐全的21世纪教育网透镜成像、透镜成像作图(1)三条特殊光线①通过光心的光线方向不变;②平行主轴的光线,折射后过焦点;③通过焦点的光线,折射后平行主轴。
(2)一般光线作图:对于任一光线SA,过光心O作轴OO’平行于SA,OO?与焦平面 MM?交于P点,连接AP或AP的反向延长线即为SA的折射光线*像与物的概念:视为一个“物点”即“物”图1-5-1薄透镜成像公式是:1u??1?1f式中f、u、v的正负仍遵循“实正、虚负”的法则。
若令x?u?f,xf,则有?f2图1-5-2本资料来自于资源最齐全的21世纪教育网该式称为“牛顿公式”。
式中x是物到“物方焦点”的距离,x?是像到“像方焦点”的距离。
从物点到焦点,若顺着光路则x取正,反之取负值;从像点到焦点,若逆着光路则x?取正值,反之取负值,该式可直接运用成像作图来推导,请读者自行推导,从而弄清x,x?的意义。
下面用牛顿公式讨论一个问题。
一个光源以v=/s的速度沿着焦距f=20cm的凸透镜向光心运动,当它经过距光心u1?30cm和u2?15cm的两点时,求像所在的位置及速度。
x1?u1?f?10cm,x2?u2?f??5cm代入牛顿公式得??60cm, x1??40cm,x80cm,?1?x1??f?60cm,?2?x2上述x1、x2设在△t ?x?,有x当△t→0xxx?x??fxx??xx??tx?tx?x??的值代入,求得?1??0.8m/s,将x1、x2、x1?、x2??/s 。
像移动方向与移动方向相同。
?2*“实正、虚负”法则:凸透镜焦距取正值,凹透镜焦距取负值;实像像距取正值,虚像像距取负值。
实物物距本资料来自于资源最齐全的21世纪教育网取正值,虚物物距取负值。
*实物与虚物:发散的入射光束的顶点(不问是否有实际光束通过此顶点)是实物;会聚的入射光束的顶点(永远没有实际光束通过该顶点)是虚物。
1. 折射定律近似计算2. 折射成像问题知识点拨一:近轴折射光线近似计算原理 引入:视深视高问题学过光学的人都知道的基本常识,我们从水面看水中的鱼,看到的像要比实际深度浅,那么具体值是多少呢?不妨研究一下:如图所示,一个物点位于折射率为n 的媒质中h 0深处,当在媒质界面正上方观察时,物体的视深为:h=nh 0。
证:根据光路可逆和折射定律:n=risin sin 一般瞳孔的线度d=2~3毫米,因此i 和r 都非常小,则sini ≈tani=ha ,sinr ≈tanr=0h a。
故有n=r isin sin =hh 0可见:视深比实深小。
反过来:如果从折射率为n 的媒质中,观察正上方距液面高为h 0的物点,则视高为h=nh 0。
当然,以上的结论并不具有普遍意义,都谈不上是公式。
但是推导的过程给了我们一些提示,对于近轴的光线,入射角度和折射角度都是非常小的,所以我们在使用折射定律的时候不妨“无赖”一点,根据数学计算的方便把正弦,正切,弧度角随意互换使用,我们还会经常使用正弦定理,把角的正弦比等效为边长之比。
给一些定义后,我们来导一个有指导意义的公式。
几个重要概念:①像与物的概念:发光物体上的每个发光点可视为一个“物点”即“物”。
一个物点上发出的光束,经一系列光学系统作用后,若成为会聚光束,则会聚点为物的实像点;若成为发散光束,则其反向延长线交点为物的虚像点;若为平行光束则不成像。
②实物与虚物:发散的入射光束的顶点(不问是否有实际光束通过此顶点)是实物;会聚的入射光束的顶知识体系介绍第6讲 近轴成像点(永远没有实际光束通过该顶点)是虚物。
③焦点与焦距:平行光线射向光学器件后,实际汇聚的点叫实焦点,反向延长汇聚的点叫虚焦点。
光具到焦点的距离叫焦距。
焦距可以看成无穷远的实物对光具成像的相距。
例题精讲【例1】在一个曲率半径为R 的左右两侧面各有折射率为n 1, n 2的两种透明介质,证明球介面折射的成像公式为:Rn n v n u n 1)(2121-=+。