“生活中的透鏡”和“凸透鏡成像的規(guī)律”

“生活中的透鏡”和“凸透鏡成像的規(guī)律”生活中的透鏡小孔中發(fā)生光的直線傳播，能成像；平面鏡上發(fā)生光的反射，能成像。凸透鏡上發(fā)生光的折射，你會因此提出問題嗎？你會提出？凸透鏡也能成像嗎？手持一個凸透鏡，在白墻與窗戶間移動離窗戶遠離墻近些，會看到在墻上出現(xiàn)了明亮的窗戶窗戶的像。很明顯，像比窗戶小，是縮小的像。這時，凸透鏡其實就是照相機的鏡頭。若窗戶開一扇關一扇，還會看到像與物上下顛倒、東西顛倒（窗戶面向南方），就是說，像是倒立的像。手持這個凸透鏡，繼續(xù)在白墻與窗戶間移動離窗戶近離墻遠些，會看到在墻上沒出現(xiàn)明亮的窗戶。那么，墻上有窗戶的像嗎？用一個電池用久了的手電筒照射白墻離墻近些，墻上出現(xiàn)了光斑；用這個電池用久了的手電筒照射白墻離墻遠些，墻上還看到光斑嗎？墻上有手電光照射嗎？顯然有，只是看不到。為什么看不到？亮度太小。換個使用新電池的手電筒就知道了。那么，是不是手持這個凸透鏡，在白墻與窗戶間移動離窗戶近離墻遠些，在墻上有窗戶的像，只是像的亮度太小才看不到？是不是，怎么判斷？換個亮的窗戶。干脆，弄個發(fā)光的窗框看看。為了簡單，取個強光燈代替窗戶透光處設置成圖案。結果讓人驚喜，真的在白墻上清晰地看到了強光燈上的圖案，而且，看到的圖案比燈上的圖案大，凸透鏡成了像，像是放大的、倒立的。這時，凸透鏡其實就是投影儀的鏡頭。用用投影儀，投影空心字母F。手持這個凸透鏡，繼續(xù)在白墻與強光燈間移動離窗戶再近些離墻再遠些，會看到在墻上出現(xiàn)的強光燈上的圖案又消失了。不過，不要糾結。換個角度想想？別往墻上看，干脆透過鏡子看燈上的圖案。太刺眼？那就看書吧?？梢钥吹椒糯蟮摹⒄⒌南?。這時，凸透鏡其實就是一個放大鏡。這里是標準的玻璃凸透鏡，生活中還有些東西相當于凸透鏡。體溫計，大家都熟悉，玻璃管內徑很小，可是我們能清楚地看到里面的水銀柱。原因是玻璃管做成了凸棱狀，相當于放大鏡。球形魚缸中的小魚，從外面水平去看，感覺大多了。魚缸中的水相當于水凸透鏡，充當了放大鏡。樹葉上露水珠下的葉脈看起來粗了，露水珠相當于放大鏡。那么，為什么凸透鏡能成像呢？類比平面鏡，我們應該看看光經過凸透鏡前后的光路。用三條特殊的光線畫圖，畫出凸透鏡成像光路圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，凸透鏡既可成實像（相應地，可以理解：為什么自制模型照相機要讓鏡頭對著明亮的室外，半透膜在較暗的室內），也可成虛像。探究凸透鏡成像的規(guī)律前面大家已知道凸透鏡可以成像。凸透鏡離窗戶遠時，成的是窗戶的縮小的、倒立的實像；凸透鏡離窗戶較近時，成的是放大的、倒立的實像；凸透鏡離窗戶很近時，成的是放大的、正立的虛像。你是不是發(fā)現(xiàn)了什么？凸透鏡所成的像有大有小，有正有倒，有實有虛，像的大小、正倒、虛實好像跟物體到凸透鏡的距離有關。那么，你有問題嗎？像的大小、正倒、虛實跟物體到凸透鏡的距離（物距）有什么關系？凸透鏡成像有什么規(guī)律？前面大家已知道凸透鏡可以成像，也知道了凸透鏡為什么能成像。觀察凸透鏡成像光路圖，注意到像由實到虛的變化，折射光由會聚光到發(fā)散光，大家會想平行光。那就會注意物體放在焦點的情形。那么，你是不是發(fā)現(xiàn)了什么？應該物體不在焦點與凸透鏡之間時成倒立的實像，在焦點與凸透鏡之間時成正立的虛像。這也可敘述為物體在焦點外成倒立的實像，在焦點內成正立的虛像?；蛘邤⑹鰹槲锞啻笥诮咕鄷r成倒立的實像，物距小于焦距時成正立的虛像?？磥砦覀儾粌H要關心物距，也應關心焦距（或者說像的正倒、虛實還跟焦距有關）。讓物距由大到小變化，注意到像由縮小到放大的變化，你會想？等大。對！等大，這一情況特殊，先看看特殊情況。這給我們一個直覺：這時物距好像是焦距的兩倍。為此，我們可以把物距分為幾類：大于2倍焦距，等于2倍焦距，小于2倍焦距且大于焦距，等于焦距，小于焦距。畫圖。讓物距由大到小變化，畫出兩三個成縮小實像、兩三個成放大實像、兩個成放大虛像的光路圖。依圖看，我們是不是可以猜想凸透鏡成像的規(guī)律？猜完了，我們應該用實驗證