探究凸透镜成像的规律

探究凸透镜成像规律

学习重点：

1、理解凸透镜的成像规律；

2、会应用凸透镜的成像规律解决实际问题。

学习难点：

凸透镜成像规律的探究和总结过程。

知识要点梳理：

探究凸透镜成像规律

实验：从左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。

1、调整它们的位置，使三者在同一直线（光具座不用）；

2、调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。

凸透镜成像规律：

物距

（u）

像的性质

像距

(v)

应用

倒正实虚放大或缩小

u>2f倒立实像缩小f

u=2f倒立实像等大v=2f特点：实像大小转折点

f2f幻灯机

u=f不成像特点：像的虚实转折点

uu放大镜

规律方法指导:

一、要解决凸透镜成像问题，同学们要弄清以下几个问题：

1.跟主光轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点；

2.通过焦点的光线，经凸透镜折射后跟主光轴平行；

3.通过光心的光线，经过凸透镜折射后方向不变。

现在，我们利用这三条光线完成凸透镜成像规律作图，作法：

①画一直线表示主光轴；

②把透镜放在主光轴中央，从透镜的位置开始在左右两边的轴上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置；

③物体分别放三个位置（u＜f、f＜u＜2f、u＞2f）；

④画出平行于主光轴的光线被凸透镜折射后经过焦点的光线.；

⑤通过焦点的光线被凸透镜折射以后平行于主光轴射出；

⑥两条折射光线在透镜另一侧相交于一点；

⑦过这一点作垂直主光轴的线，这就是物体的像；

⑧若两条折射光线在透镜另一侧不相交，反向延长，交于物体与透镜的同侧；

⑨过这一点作垂直主光轴的线，用虚线表示其成的像为虚像，如图所示:

二、凸透镜成像规律口决记忆法：

口诀一：

“一焦（点）分虚实，二焦（距）分大小；虚像同侧正；实像异侧倒，物远像变小”。口诀二：

物远实像小而近，物近实像大而远，

如果物放焦点内，正立放大虚像现；

幻灯放像像好大，物处一焦二焦间，

相机缩你小不点，物处二倍焦距外。

口诀三：

凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大；

二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大；

若是物放焦点内，像物同侧虚像大；

一条规律记在心，物近像远像变大。

注1：为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。

注2：照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜

头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。

三、放大倍数：

κ=初中阶段不必掌握，但应知道：①、当ν＞μ时，成放大的像；②、当物体位于凸透镜一倍焦距以内

时，物体越靠近焦点，所成的虚像越大。

经典例题透析:

凸透镜的应用

1:在使用照相机时，下列做法中正确的是

A.拍摄远景时，应当将镜头向前伸

B.拍摄近景时，应当将镜头向前伸

C.阴天拍摄景物时，应当把光圈的数值调小

D.阴天拍摄景物时，应当缩小光圈

解析：照相机的镜头为凸透镜，胶片相当于光屏，拍摄远景物，指的是景物离镜头较远，也就是物距较大.根

据照相机的原理，像很小，像距很小，应当减小镜头与胶片之间的距离，胶片远法移动.只能将镜头后移，反

之，在拍摄近景时，应当加大胶片与镜头的间距，将镜头向前移，由此可判定选项A不正确，选项B正确。

光圈是镜头前边开口的障碍物，它的作用是只让光从所开的口中通过，控制进入镜头的光量，在阴天，景物发

出或反射的光线较弱，因此，阴天拍摄景物时应当加大进光量，而光圈的数值越小，进光量越大，从而得知，

选项C正确。答案：BC

总结与升华：

1、使用照相机时，需要的像要清晰，曝光适度，采用调节光圈、距离、时间的方法满足要求，一般情况下，

物体固定不动，物距确定，根据具体情况改变像距使物体成清晰的像在胶片上，应当说明，放大或缩小光圈，

只能改变进入照相机光量的多少，不会影响像的完整性，决不会因为减小光圈使物体的像少了一部分。

2、照相机镜头变脏，因物体附着镜头上，因此成的是虚像，不会在胶片上留下污点的像，只是进入照相机光

量的减少，使像片变暗。

举一反三：

照集体像时，发现有人没进入镜头，应先要调节照相机，

A.增大物距，使照相机后移

B.减小像距，可缩短暗箱长度

C.增大进光量，开大光圈

D.将快门数字调大

解析：没有人进入镜头，说明要成的像太大，若要使全体人员进入镜头，则需要使成的像小些，根据成像规律，

像要变大，像距也须变大，而物距必须变小，反之，像要变小，像距也须变小，而物距必须变大，这样就需增

大物距，使照相机后移，或减小像距，可缩短暗箱长度，所以选项A、B正确；增大进光量、开大光圈，只是

增大进入照相机的光量，将快门数字调大，曝光时间变化，不会影响像的完整性。案：AB

2：放投影片时，在屏幕上得到的是胶片上图像的

A.正立放大的虚像

B.正立放大的实像

C.倒立放大的虚像

D.倒立放大的实像

解析：屏幕上的图像比胶片上的图像大，是一放大的像，解决本题的关键是正确理解正立的像还是倒立的像？

是实像还是虚像？正立、倒立指的是物像关系，在屏幕上的景物确定是正立的，但这只是屏幕呈现的情况，而

不是物像关系，在放投影片时，必须倒置，因为胶片上的图像与屏幕上的像是倒立关系，屏幕上呈现的是胶片

上图像的倒立像。

“实像”由实际光线的交点组成，能够用屏幕显示，“虚像”处没有实际光线通过，它由经过透镜或经平面镜

反射的反向延长线交点组成，无法在屏幕上显示，只能用眼睛或仪器观察，屏幕能得到胶片上的图像是实像，

选D。答案：D

总结与升华：为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。

举一反三：

投影仪是根据凸透镜能成__________像的光学原理制成的，在投影时由于屏幕上的画面太小，同学们看不清楚，

需让画面再大些，调节的方法是，向__________调镜头（填“上”或“下”），同时投影仪与屏幕的距离要

__________。

解析：根据凸透镜成像特点：“物近像远像变大”可知：要想让像大一些，则物距应变小，像距变大；胶片不

动，因此镜头下调，同时增大像距，即投影仪与屏幕的距离要增大。

答案：放大，下，增大

凸透镜的成像规律

3、小王在看地图时，有一个细小地方总是看不清楚，他想放大了再看，于是将地图放在玻璃板下，在玻

璃板上滴一滴水，于是看清楚了，请你帮他分析，这是为什么？

答案：水滴中间厚，是一个凸透镜，地图与水滴间的距离较小，可以看成是物距小于一倍焦距，因此通过水滴

看到的是地图放大的像。

总结与升华：当物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立放大的虚像，人们根据这一原理做成放大镜，但它仍是

凸透镜，要想当放大镜使用，必须控制物距小于一倍焦距，在这个范围内，物体越靠近焦点，所成的虚像越大。

举一反三：小红是位集邮爱好者，在她使用放大镜光看邮票时，觉得邮票上的字太小，她应该怎样做？

解析：在使用放大镜时必须控制物距小于一倍焦距，在这个范围内，物体越靠近焦点，所成的虚像越大，因此，

她应该让邮票离凸透镜稍远些，但不能超出一倍焦距。

4：吴越同学在研究凸透镜成像规律时，他把蜡烛放在透镜前25cm时，在后面移动光屏，当光屏距透

镜14cm时呈现了一个缩小的像，请你分析，当他把蜡烛放在透镜前6cm时，物体能不能在光屏上成现一个清

晰的像？

解析：像成在光屏上，应为实像，此时ν<μ时，成缩小的像。此时u＞2f、f

即：25cm＞2f；f<14cm<2f；

解这两个不等式可知：7cm

能成像。

总结与升华：在解决这类问题时，同学们应熟记透镜成像的规律，结合数学知识，首先判断出焦距的范围，再

根据这个范围作出进一步的判断。答案：不能

举一反三：在上题中，如果吴越同学把蜡烛放在透镜前15cm时，在光屏上能不能成现一个清晰的像？若能

成，像是放大的还是缩小的？

解析：把蜡烛放在透镜前15cm时，物距大于一倍焦距，因此能在光屏上成像。又因为7cm

14cm<2f<25cm因此，15cm可能大于二倍焦距也可能小于二倍焦距，因此所成的像有可能是放大的实像也有可

能成缩小的实像。

此所成的像有可能是放大的实像也有可能成缩小的实像。

1：如图所示，有物体AB和它所成的像A’B’，请你找到透镜的位置和焦点的位置。

解析：首先观察物与像的特点，可以看出，该透镜为凸透镜，首先连接BB’和主光轴相交于O点即光心，过

光心O做透镜的垂线即得凸透镜，过点B作主光轴的平行线折射后与B’相连，得到焦点F。过B’作主光

轴的平行线，连接B可得另一焦点F。答案：

2：小宇在做“探究凸透镜成像规律”实验，其实验装置的示意图如图所示。A、B、C、D、E是主光轴

上的五个点，F点和2F点分别是凸透镜的焦点和二倍焦距点。

（1）在A、B、C、D、E这五个点中：

①把烛焰放在________点上，可以成正立、放大的虚像。

②把烛焰放在________点上，在光屏上所成的像最小。

③把烛焰放在________点上是属于照相机原理。

④把烛焰放在________点上是属于投影仪原理。

（2）小字做完实验后，又想用手表代替蜡烛，看在光屏上能成什么样的像。于是他在透明的玻璃板上用黑色

笔画了个手表盘，如图（甲）所示。把这个玻璃板放在蜡烛的位置上，并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射，

如图（乙）所示。移动光屏直到成清晰像为止。此时表盘在光屏上所成的像是图（丙）中的哪一个？（）

解析：（1）

①、根据u

②、根据u>2f，成倒立缩小实像和“物近像远像变大”,可知只有物体离凸透镜越远，所成的像越小，因此

选a点。

③、根据u>2f时凸透镜成倒立、缩小的实像，和照相机的特点，应选ab两点。

④、根据投影仪的特点，应选cd两点。

（2）凸透镜所成的像与物左右相反，上下相反，所以选D。

答案：（1）①e；②a；③a、b；④c、d；（2）D；

总结与升华：

探究凸透镜成像特点时：

1、从左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。

2、调整它们的位置，使三者在同一直线（光具座不用）；

3、调整它们，使烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。（目的：成像在

光屏中心）

4、依次完成实验，并得到成像特点与规律是本实验主要步骤。请同学们熟记。

我们应知道：蜡烛靠下实像靠上；像与物左右相反，上下相反；凸透镜破损或有污渍，不影响成像的完整性，

只是成像变暗。

举一反三：

如图为凸透镜成像的示意图.由于不慎将透镜的上沿摔掉一块（图中阴影部分），则所成的像将

A.像的A′部分消失了B.像的B′部分消失了

C.成像的效果不受影响D.像A′B′是完整的，亮

度变暗解析：凸透镜破损或有污渍，不

3：老花镜的“度数”等于影响成像的完整性，只是让像变暗答案：D。

它的焦距的倒数乘100。请设计一个粗测老花镜度数的最简单方法。要求写出所用器材、操作步骤和计算公式。

解析：在解答本题时，可先不用管“度数”的概念是什么，应首先测出镜片的焦距。

（1）晴天把镜片放在阳光下，使光线与镜片垂直；

（2）调整镜片与地面的距离，使地面上的光点（或光斑）最小、最清楚；

（3）以米为单位用刻度尺测量镜面到地面上光点的距离，用f表示。

（2）计算公式，镜片度数。

（3）总结与升华：老花镜，即凸透镜度数为正；近视镜即凹透镜度数为负，但数值。

举一反三：一近视镜读数为400度，求它的焦距。

解析：f==0.25m。

4、在做探究“凸透镜成像规律”的实验时，小华发现：光具座上标尺的刻度范围是“0-90cm”，而实验

桌上却有两个凸透镜，规格如下表所示，小华面临的问题是：为了探究凸透镜的成像规律，选用哪个透镜较好?

你认为，应该选用的透镜是_______；(选填“甲”或“乙”)

（4）如果选用另一透镜，在实验过程中将会遇到的问题是：

_____________________________________。

解析：光具座长度是有限的，因此，我们不应选焦距过大的凸透镜，否则物距加上像

距将超过光具座总长，使光屏上无法承接到像。

答案：乙；物体成实像时，像与物间的距离将大于90㎝，光屏无法承接像