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测凸透镜焦距最实用的5种方法 [复制链接]

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物理实验时,有时需要测凸透镜的焦距。学生在做凸透镜成像的实验之前,也需要知道凸透镜的焦距,如何测量凸透镜的焦距?

基本知识

凸透镜的几个术语:(1)光心(O):凸透镜的中心,主光轴上特殊的点,通过这个点的光传播方向不变。(2)主光轴:通过两个球面球心的直线称为主光轴。(3)焦点(F):凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点,这个点叫作焦点。(4)焦距(f):焦点到光心的距离叫作焦距。

常见几种测量焦距的方法及例题分析

1.根据焦点、焦距定义,利用太阳光测焦距例1、如图所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置:让凸透镜正对着太阳,得到图甲所示的光路图,可知凸透镜对光线有作用,其焦距为cm。解析因为凸透镜对光线有会聚作用,所以,将凸透镜正对着太阳光,在背后放一张白纸(光屏),调整光屏的位置,直到白纸上会出现一个最亮、最小的光斑,测出凸透镜到白纸上光斑的距离,即为焦距。利用刻度尺测量长度时,为了让结果更精确,需要估读。答案会聚11.02.根据成像特点,利用较远处物体成像,粗略得出焦距例2、如果不利用太阳,利用远处的物体成像,也可以粗略得出焦距。当u?10f时,物体所成像的位置近似在焦点处,像距近似等于焦距3.根据成像规律u=2f时成倒立等大实像,利用光具座测量例3、某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图所示.实验过程中,当烛焰距凸透镜20cm时,移动光屏至某一位置,能在光屏上得到一个等大清晰的像,则该凸透镜的焦距是cm.解析根据成像规律,实验中既然观察到光屏上出现等大清晰的像,可以得出u=2f,由题可知u=20cm,所以f=10cm.提示:为了更准确地判断出等大清晰的像,实验中光源应用规则排列的发光二极管,光屏用同样的规则排列的方格。答案10cm4.根据光路可逆,利用光具座测量焦距例4、如图实验中,如果左右移动光屏,发现光屏上总是有一个圆形光斑,并且光斑的大小不变,则可以得出结论。解析左右移动光屏时,光屏上只有一个圆形光斑,并且光斑的大小不变,说明经过凸透镜传播到光屏上的光是平行光,只有光源在焦点处时,光源发出的光经过凸透镜,才能形成平行光,原理是光路可逆。所以,此时,光源到凸透镜的距离就是焦距。答案凸透镜的焦距为15cm5.基本方法:图像法在探究凸透镜成像规律的实验中,需要收集数据,通过数据或由数据绘制成的图像,可以收集信息,得到凸透镜焦距的大小。例5、某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图像,如图所示,下列判断正确的是A.该凸透镜的焦距是16cmB.当u=12cm时,在光屏上能得到一个缩小的像C.当u=20cm时成放大的像.投影仪就是根据这一原理制成的D.把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小解析图像题的关键是从图像中收集有效信息解决问题。根据凸透镜成像规律,当物距u=v时,凸透镜成倒立等大实像,此时u=2f,由图像可知:当u=16cm时,存在u=v,则此时u=2f,即f=8cm。答案D6.不等式关系求解焦距范围例6、小明有光具座上探究凸透镜成像的规律。他将点燃的蜡烛、凸透镜、分别固定在光具座上,再移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的蜡烛的像,各元件位置如图所示。则所用凸透镜的焦距可能为A.9cmB.12cmC.15cmD.18cm解析光屏上出现像时,可以根据物距和像距的大小关系判断像是放大还是缩小,因为物距大于像距,所以,成缩小的像,可以得出结论:u﹥2f,根据图像可以读出物距是30cm,所以f﹤15cm,同时,像距f〈v〈2f,根据图像可读出像距是20cm,得到,10cm〈f〈15cm。答案B

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