八年级上物理-凸透镜成像的规律
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八年级上册物理凸透镜成像规律凸透镜是物理学中的重要光学器件,它具有在光的传播过程中对光线的折射功能,被广泛应用于光学仪器和光学设备中。
在八年级物理课程中,我们学习了凸透镜的成像规律。
本文将详细介绍凸透镜成像规律的基本原理和应用。
凸透镜成像规律主要有三条:平行光线经凸透镜折射后都汇聚于焦点;一条经过透镜光线通过焦点后,出射光线是平行光线;通过透镜经过光心射出的光线不会发生偏折。
首先,我们来了解一下透镜的基本结构和主要参数。
凸透镜是由两个或多个透明介质具有不同折射率的表面形成的。
透镜的中心称为光心,光线通过光心时不发生偏折。
以光心为中心,与透镜平行的基准线称为主光轴。
凸透镜还有两个重要的焦点:物距焦点和像距焦点。
物距焦点是平行光线经过凸透镜后汇聚于此的点,记作F;像距焦点是从凸透镜出射的平行光线汇聚成的点,记作F'。
焦距(f)是物距焦点与像距焦点之间的距离,焦距等于透镜的曲率半径的倒数。
接下来,我们来了解凸透镜的成像原理。
当平行光线入射到透镜上时,根据第一条成像规律,所有光线都会折射,汇聚于焦点。
这时,我们能够在物距焦点处观察到一个实际图像。
当入射光线与主光轴平行时,根据第二条成像规律,光线通过焦点后成为平行光线。
这时,我们能够在像距焦点处观察到一个虚像。
而当光线经过光心射出时,根据第三条成像规律,光线不会发生偏折,在图像上观察不到变化。
在实际应用中,我们可以通过凸透镜的成像规律设计制造许多有用的光学设备和仪器。
例如,我们常见的相机就是利用凸透镜成像规律来捕捉图像的。
相机通过通过调整镜头和透镜的距离,可以控制成像的大小和清晰度。
透镜也广泛应用于显微镜和望远镜中,使我们能够观察到微小的物体和远处的星体。
总结一下,凸透镜成像规律是光学学科中的重要知识点。
通过学习和理解凸透镜的基本结构和主要参数,我们能够深入了解光线在透镜中的折射行为,并能运用成像规律进行设计和制造有用的光学设备和仪器。
凸透镜的成像规律不仅在日常生活和工作中有着广泛的应用,也为我们深入理解光学现象提供了基础。
第3节凸透镜成像的规律一、凸透镜成像的规律实验:1\提出问题凸透镜成像有时倒立,有时正立,有时放大,有时缩小,跟什么因素有关呢?2、猜想与假设(1)照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大,而投影仪中物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小,由此看来像的大小与物距有关.(2)照相机和投影仪成像时物体和像都在凸透镜的两侧,而放大镜成像时物体和像在透镜的同侧,由此看来像的虚实与物距有关.3、合作互动探究新知图1(1)实验器材:光具座、光屏、凸透镜(f=10cm)、蜡烛、火柴。
(2)将实验器材按如图1所示摆放.注意:将凸透镜、蜡烛、光屏放在同一直线上,调整凸透镜、蜡烛、光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度。
光屏上的像一定要明亮、清晰;多次进行测量,仔细观察,做好记录进行实验.(3)提出问题、进行探讨:如何使物体成的像呈现于光屏上?实验过程中应记录哪些现象和数据?活动1:如图2所示,将物体(点燃的蜡烛)放在距透镜二倍焦距之外,同时移动光屏直至在光屏上成最清晰的像.将像距和观察到的像的性质(大小、正倒、虚实、物像同异侧)填入表中.图2活动2:如图3所示,将物体(点燃的蜡烛)向凸透镜移近,放在距透镜二倍焦距上,同时移动光屏直至在光屏上成最清晰的像.将像距和观察到的像的性质(大小、正倒、虚实、物像同异侧)填入表中.图3活动3:如图4所示,将物体(点燃的蜡烛)继续向凸透镜移近,放在距透镜一倍焦距和二倍焦距之间,同时移动光屏直至在光屏上成最清晰的像.将像距和观察到的像的性质(大小、正倒、虚实、物像同异侧)填入表中.图4活动4:继续把蜡烛向凸透镜移近,放在距透镜一倍焦距上,这时调整光屏,在光屏上已经看不到蜡烛的像(思考为什么).小组讨论,并将讨论的要点记录下来活动5:如图5所示,将物体(点燃的蜡烛)继续向凸透镜移近,放在距透镜一倍焦距之内,同时用眼睛观察像.将像距和观察到的像的性质(大小、正倒、虚实、物像同异侧)填入表中.图54、实验计录及实验结论∣V∣表示像距的绝对值二、凸透镜成像的图像1、当物体在2倍焦距以外时,成像光路图如图甲(A、B为二倍焦距处,后同)所示,成倒立、缩小的实像。
人教版八年级物理凸透镜成像的规律
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。
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。
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。
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。
凸透镜成像的规律知识点一:凸透镜成像的规律及其应用【例题1】小明在探究“凸透镜成像规律"的实验中他把蜡烛放在距透镜30cm时,在光屏上形成清晰缩小的像,此时的成像特点可应用于(填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)。
现将蜡烛向透镜方向移动10cm,要使光屏上再次形成清晰倒立的像,应将光屏透镜(填“远离”或“靠近")。
【答案】照相机;远离。
【解析】(1)凸透镜成像的三种情况和应用之一:u>2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机和摄像机.(2)凸透镜成实像时,物近像远像变大。
把蜡烛放在距透镜30cm时,物距为30cm,在光屏上形成清晰缩小的像,则u>2f,此时的成像特点可应用于照相机。
现将蜡烛向透镜方向移动10cm,物距减小,像距增大、像变大,则要使光屏上再次形成清晰倒立的像,应将光屏远离透镜方向移动。
知识点二:对凸透镜成像的规律实验的说明1.器材:凸透镜、光屏、蜡烛、光具座(带刻度尺)等。
2.口诀:一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小;虚像正物像同侧,实像倒物像异侧;物远实像小,焦点内放大。
3.注意事项:蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一高度上;又叫“三心等高" 。
注意:实像是由实际光线会聚而成,在光屏上可呈现,可用眼睛直接看,所有光线必过像点;虚像不能在光屏上呈现,但能用眼睛看,由光线的反向延长线会聚而成;【例题2】如图所示,小明和实验小组同学利用透镜、光屏、蜡烛等实验器材探究凸透镜成像的规律.实验数据记录如下:物距u/cm 像距v/cm像的性质缩放正倒虚实3514缩小倒立实像2517缩小倒立实像2020等大倒立实像1625放大倒立实像5﹣放大正立虚像根据以上实验回答下列问题:(1)在实验过程中,要使透镜中心、烛焰和光屏中心大致在;(2)由实验数据可判断,该透镜的焦距约为cm;(3)分析实验数据可知,凸透镜成实像时,随着物距的减小,像逐渐(选填“变大"或“变小”或“不变"),像距逐渐增大;(4)如果用该实验中的透镜来矫正视力,可以制成(选填“近视”或“远视”)眼镜.【答案】(1)同一高度;(2)10;(3)变大;(4)远视。
凸透镜成像的规律知识集结知识元凸透镜成像规律知识讲解1.物距u>2f时,像距f<v<2f,成倒立缩小实像,如图所示:2.物距u=2f时,像距v=2f,成倒立缩小实像,如图所示:3.成倒立放大实像时,物距f<u<2f,像距v>2f如图所示:4.物距u=f时,折射光线平行,不成像。
5.物距u<f时,成正立放大虚像,如图所示:凸透镜成像的特点和应用物距像距物像位置像的性质分界应用举例u>2f2f>v>f物像异侧缩小、倒立、实像照相机、眼睛u=2f v=2f物像异侧等大、倒立、实像大小分界实验室测焦距2f>u>f v>2f物像异侧放大、倒立、实像幻灯机、投影仪u=f*v=±∞不成像实虚分界构照平行光线u<f*v<0物像同侧放大、正立、虚像放大镜一焦分虚实,二焦分大小;成实像时,物近像远像变大;成虚像时,物近像近,像变小。
1.“一焦分虚实”——物体在一倍焦距以内成虚像,一倍焦距以外成实像。
2.“二焦分大小”——物距小于二倍焦距,成放大的像,(焦点除外);物距大于二倍焦距成缩小的。
3.“成实像时,物近像远像变大”——成实像时,物体靠近透镜,像远离透镜,像逐渐变大。
4.“成虚像时,物近像近,像变小”——成虚像时,物体靠近透镜,像也靠近透镜,像逐渐变小。
u、v、f三者的大小关系大小上看,成实像时:要么f<v<2f<u,要么f<u<2f<v,要么要么f<v=2f=u。
凸透镜成像动态变化根据之前学的口诀来判断:一焦分虚实,二焦分大小;成实像时,物近像远像变大;*成虚像时,物近像近像变小。
对于普通光学照相机,拍摄的范围越小,则实像越大(比如同一个人的全身照和半身照相比,半身照所成的像比全身照)。
成实像时,由于比例关系,,物和像,谁离透镜远,谁就大,移动时,谁就运动得快。
也就是说“大——远——快”是一体的。
由于物和实像是同向运动的,当物靠近透镜运动时,相当于物追着实像跑。
根据上面所说,u>2f时,物运动得快,u<2f时,像运动得快,根据数学上追及问题的知识可知,当u=2f=v时,此时,物和实像的距离最近,为4f。
凸透镜成像和平面镜成像的区别凸透镜可以成实像,也可以成虚像,平面镜成的是虚像。
除了正立倒立的区别以外,还有一个不同:平面镜成的虚像是“翻转”(数学里的轴对称),正立是正立,但左右相反,相对位置发生了改变;凸透镜成的实像是“旋转”(数学里的中心对称),相对位置没发生改变;凸透镜成的虚像,左右不相反,相对位置没发生改变。
例题精讲凸透镜成像规律例1.在探究凸透镜成像规律时,小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源,又用同样的白色方格板做成光屏,实验装置如图所示。
(1)由图甲可知,该凸透镜的焦距是______cm。
(2)实验时,首先调节光源、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在______上。
(3)凸透镜固定在光具座零刻度线上,小明将光源移至40cm时,在光屏上出现倒立、____(选填“放大”或“缩小”)的___(选填“实”或“虚”)像;如果小明将光源移至8cm刻度时,他通过凸透镜看到光源的____(选填“倒立”或“正立”)、放大的___(选填“实”或“虚”)像。
(4)如图乙所示,若想在光屏上得到烛焰清晰放大的实像,则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四个位置中的___位置,。
(5)同学们对小明使用的实验装置进行如下评价,其中错误的是___A.与烛焰相比,实验使用的光源不会晃动,光屏上所成的像比较稳定B.光源镶嵌在白色方格板上,用同样的白色方格板做光屏,便于比较像与物的大小C.零刻度线刻在光具座标尺的中央,可直接测出物距和像距D.若凸透镜的焦距未知,则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距(6)如图丙所示,光源“F”放在20cm处,其大小如下图所示,凸透镜固定在光具座零刻度线上。
如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住,则光屏上所成的像___(7)小明进一步学习知道了眼球的成像原理。
一束来自远处的光经眼球的角膜和晶状体折射后所成的像落在视网膜___(填“前”或“后”),这就是远视眼,矫正方法是戴一副由___(填“凸”或“凹”)透镜片做的眼镜。
例2.小明用蜡烛和毛玻璃光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)测量焦距时,将凸透镜正对太阳光,移动透镜,让太阳光在白纸上会聚成一个_______的光斑,用刻度尺测量光斑到______的距离,结果为10.0cm;(2)如图所示,刚开始实验时烛焰的像只有一小部分成在光屏边缘的A处,大部分不在光屏上,产生这一现象的原因是_____________________。
(3)当蜡烛距透镜5.0cm时,光屏上___(有/没有)烛焰经透镜折射后的光线,此时,像成在____(光屏/蜡烛)一侧。
若要观察到此时的像,则眼睛要位于____(光屏/蜡烛)一侧。
(4)小明用LED灯做成字母“F”替换蜡烛,将它放在透镜15.0cm处,在光屏上成清晰的像。
小明在毛玻璃光屏后面观察物和屏上的像,他直接看到的物为“F”,则他看到屏上像的形状为___;移去光屏,在光屏处,看到像的形状为___。
例3.在探究“凸透镜成像规律”的实验中,实验装置如图所示,凸透镜在光具座50cm刻线处,凸透镜焦距为10cm。
(1)调节蜡烛、凸透镜、光屏三者的高度,使它们的中心大致在同一高度,这样做的目的是___________。
(2)保持透镜位置不变,将蜡烛放到光具座上15cm刻线处,移动光屏,可在光屏上得到烛焰所成的清晰、倒立、____的实像。
(3)在(2)的基础上将透镜换成焦距为8cm的凸透镜,发现光屏上的像变得模糊,应将光屏____(填“远离”或“靠近”)凸透镜,光屏上又可得到清晰的像。
(4)由于蜡烛的燃烧,烛焰的高度逐渐降低,要使像继续成在光屏中央,可将凸透镜适当向___(填“上”或“下”)调节。
例4.如图所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,凸透镜位置保持不变:(1)点燃蜡烛,调节烛焰、凸透镜和光屏,使它们的中心位于______,目的是使像成在光屏中央。
(2)调整后,当他调节蜡烛到凸透镜的距离为20cm时,发现光屏上呈现一个倒立等大的像,则此凸透镜的焦距为____cm。
(3)当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时,恰能在光屏上得到一个清晰、倒立、____的实像,_____(填光学仪器名称)就是利用这一成像规律工作的。
例5.小明用薄膜充水后制成如图甲所示水透镜,并用它来进行“探究凸透镜成像规律”的实验,实验中测得图甲中水透镜的焦距为10cm,将水透镜固定在光具座上50cm处。
(1)实验时,为了能使像清晰地成在光屏的中央位置,要调整蜡烛、水透镜、光屏的高度,使它们的中心大致在______;(2)当把点燃的蜡烛放在20cm刻度处时,为了找到清晰的像,应将光屏在光具座上移到____cm~____cm的刻度范围内,才能在光屏上得到一个倒立、____的实像;(3)保持蜡烛和透镜的位置不变,在水透镜中继续注入水,使之成为如图乙所示透镜,通过____(选填“向左”、“向右”)移动光屏,在光屏上观察到的像与原来相比将____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
例6.在探究凸透镜成像规律时,小捷用了9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色的板上代替蜡烛作光源,实验装置如图所示:(1)为了确定凸透镜的焦距,小捷将凸透镜正对太阳光,再把光屏放在另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个____为止,测得它与凸透镜中心的距离为10cm,确定出焦距f=____cm。
(2)凸透镜固定在光具座的零刻度线上,小捷将光源移至光具座30cm处后,再移动光屏到如图所示位置,光屏上会出现清晰____的实像(填“放大”、“缩小”或“等大”);如果她将光源再远离凸透镜一些,这时光屏应向___移动(填“左”或“右”)。
(3)他们不用蜡烛,而用由几个发光二极管做成“F”字样的发光体进行实验,你认为其好处是__________________。
(写出一点即可)(4)他们用三个焦距不同的凸透镜进行实验,数据记录如表。
次数物距u/cm 焦距f/cm 像距v/cm1 15 5 7.52 8 17.53 10 29.0分析表中数据可知:当物距一定时,焦距越大,像距____;根据你所学凸透镜成像规律分析,此时所成像的大小____。
(均选填“越大”、“越小”或“不变”)例7.在“探究凸透镜成像规律”时,所用的凸透镜的焦距为10cm。
(1)现将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图所示的光具座上进行实验。
若图中C位置上放置光屏,则B位置上应放置_____。
(2)在ABC三处放好对应的器材后,在点燃蜡烛___(选填“前”或“后”),调整三者的高度,使光屏中心、透镜中心与______在同样高度。
(3)如图所示,现要在光屏上成缩小的像,不改变凸透镜位置,蜡烛应向___移动,光屏应向___移动。
(填“左”或“右”)(4)随着实验时间的推移,蜡烛的长度会变短,我们看到刚才位于光屏中心的像会出现在光屏的___方(选填“上”或“下”)例8.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示。
(1)明显还需要调整高度的是__________________________。
调整后恰好能从光屏上观察到倒立、____(选填“缩小”或“放大”)的实像,此凸透镜的焦距f的范围是___________。
该成像特点可作为_____的原理(选填“照相机”或“投影仪”)。
(2)此时,小明拿来一只眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,且较靠近凸透镜。
结果,光屏上原来清晰的像变模糊了,他只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到蜡烛清晰的像。
由此可见,这只眼镜是___(填“凸”或“凹”)透镜,戴这种眼镜人的眼睛的缺陷是____(选填“近视”或“远视”)。
例9.小明做“探究凸透镜成像规律”的实验:(1)小明利用太阳光测量凸透镜的焦距,方法如图A所示。
他注意到让凸透镜正对阳光,但没有仔细调节纸片与透镜的距离,在纸片上的光斑并不是最小时,就测出了光斑到凸透镜中心的距离L,那么,凸透镜的实际焦距___A.一定小于LB.一定大于LC.可能等于LD.可能小于L、也可能大于L(2)如图B所示,经过调节后,此时在光屏上得到一清晰的像,_____就是利用这一成像规律工作的,若遮去凸透镜的上面一半,则物体像的大小将____。
(3)对于焦距相同的凸透镜,一个物距应该对应唯一的像距,但从各组汇报数据中发现,物距均为12.00cm时,有三个小组所测像距分别为23.00cm,24.00cm,26.00cm。