“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(xiàn)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(huì)因此提出問(wèn)題嗎？你會(huì)提出？凸透鏡也能成像嗎？手持一個(gè)凸透鏡，在白墻與窗戶(hù)間移動(dòng)離窗戶(hù)遠(yuǎn)離墻近些，會(huì)看到在墻上出現(xiàn)了明亮的窗戶(hù)窗戶(hù)的像。很明顯，像比窗戶(hù)小，是縮小的像。這時(shí)，凸透鏡其實(shí)就是照相機(jī)的鏡頭。若窗戶(hù)開(kāi)一扇關(guān)一扇，還會(huì)看到像與物上下顛倒、東西顛倒（窗戶(hù)面向南方），就是說(shuō)，像是倒立的像。手持這個(gè)凸透鏡，繼續(xù)在白墻與窗戶(hù)間移動(dòng)離窗戶(hù)近離墻遠(yuǎn)些，會(huì)看到在墻上沒(méi)出現(xiàn)明亮的窗戶(hù)。那么，墻上有窗戶(hù)的像嗎？用一個(gè)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(gè)電池用久了的手電筒照射白墻離墻遠(yuǎn)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(gè)使用新電池的手電筒就知道了。那么，是不是手持這個(gè)凸透鏡，在白墻與窗戶(hù)間移動(dòng)離窗戶(hù)近離墻遠(yuǎn)些，在墻上有窗戶(hù)的像，只是像的亮度太小才看不到？是不是，怎么判斷？換個(gè)亮的窗戶(hù)。干脆，弄個(gè)發(fā)光的窗框看看。為了簡(jiǎn)單，取個(gè)強(qiáng)光燈代替窗戶(hù)透光處設(shè)置成圖案。結(jié)果讓人驚喜，真的在白墻上清晰地看到了強(qiáng)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(shí)，凸透鏡其實(shí)就是投影儀的鏡頭。用用投影儀，投影空心字母F。手持這個(gè)凸透鏡，繼續(xù)在白墻與強(qiáng)光燈間移動(dòng)離窗戶(hù)再近些離墻再遠(yuǎn)些，會(huì)看到在墻上出現(xiàn)的強(qiáng)光燈上的圖案又消失了。不過(guò)，不要糾結(jié)。換個(gè)角度想想？別往墻上看，干脆透過(guò)鏡子看燈上的圖案。太刺眼？那就看書(shū)吧?？梢钥吹椒糯蟮?、正立的像。這時(shí)，凸透鏡其實(shí)就是一個(gè)放大鏡。這里是標(biāo)準(zhǔn)的玻璃凸透鏡，生活中還有些東西相當(dāng)于凸透鏡。體溫計(jì)，大家都熟悉，玻璃管內(nèi)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(dāng)于放大鏡。球形魚(yú)缸中的小魚(yú)，從外面水平去看，感覺(jué)大多了。魚(yú)缸中的水相當(dāng)于水凸透鏡，充當(dāng)了放大鏡。樹(shù)葉上露水珠下的葉脈看起來(lái)粗了，露水珠相當(dāng)于放大鏡。那么，為什么凸透鏡能成像呢？類(lèi)比平面鏡，我們應(yīng)該看看光經(jīng)過(guò)凸透鏡前后的光路。用三條特殊的光線(xiàn)畫(huà)圖，畫(huà)出凸透鏡成像光路圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，凸透鏡既可成實(shí)像（相應(yīng)地，可以理解：為什么自制模型照相機(jī)要讓鏡頭對(duì)著明亮的室外，半透膜在較暗的室內(nèi)），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(hù)遠(yuǎn)時(shí)，成的是窗戶(hù)的縮小的、倒立的實(shí)像；凸透鏡離窗戶(hù)較近時(shí)，成的是放大的、倒立的實(shí)像；凸透鏡離窗戶(hù)很近時(shí)，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(shí)有虛，像的大小、正倒、虛實(shí)好像跟物體到凸透鏡的距離有關(guān)。那么，你有問(wèn)題嗎？像的大小、正倒、虛實(shí)跟物體到凸透鏡的距離（物距）有什么關(guān)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(guān)察凸透鏡成像光路圖，注意到像由實(shí)到虛的變化，折射光由會(huì)聚光到發(fā)散光，大家會(huì)想平行光。那就會(huì)注意物體放在焦點(diǎn)的情形。那么，你是不是發(fā)現(xiàn)了什么？應(yīng)該物體不在焦點(diǎn)與凸透鏡之間時(shí)成倒立的實(shí)像，在焦點(diǎn)與凸透鏡之間時(shí)成正立的虛像。這也可敘述為物體在焦點(diǎn)外成倒立的實(shí)像，在焦點(diǎn)內(nèi)成正立的虛像?；蛘邤⑹鰹槲锞啻笥诮咕鄷r(shí)成倒立的實(shí)像，物距小于焦距時(shí)成正立的虛像?？磥?lái)我們不僅要關(guān)心物距，也應(yīng)關(guān)心焦距（或者說(shuō)像的正倒、虛實(shí)還跟焦距有關(guān)）。讓物距由大到小變化，注意到像由縮小到放大的變化，你會(huì)想？等大。對(duì)！等大，這一情況特殊，先看看特殊情況。這給我們一個(gè)直覺(jué)：這時(shí)物距好像是焦距的兩倍。為此，我們可以把物距分為幾類(lèi)：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(huà)圖。讓物距由大到小變化，畫(huà)出兩三個(gè)成縮小實(shí)像、兩三個(gè)成放大實(shí)像、兩個(gè)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(yīng)該用實(shí)驗(yàn)證