人教版八年級(jí)《物理》第三章第三節(jié)(探究透鏡成像的規(guī)律)的“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”中有如下問(wèn)題:
“找一個(gè)圓柱形的玻璃瓶,里面裝滿水。把一支鉛筆水平地放在水瓶的一側(cè),透過(guò)水瓶,可以看到那支筆。把筆由靠近水瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢地移動(dòng),透過(guò)水瓶你可以看到一個(gè)有趣的現(xiàn)象。描述這個(gè)現(xiàn)象?!豹?/p>
在《教師教學(xué)用書》上的“參考答案與提示”中對(duì)本題是這樣解釋的:“玻璃瓶相當(dāng)于一個(gè)柱面透鏡。當(dāng)鉛筆由靠近水瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢移動(dòng)時(shí),透過(guò)水瓶會(huì)看到鉛筆尖逐漸變長(zhǎng),到一定位置時(shí),鉛筆尖突然改變方向。用凸透鏡做實(shí)驗(yàn),當(dāng)鉛筆由靠近凸透鏡的位置向遠(yuǎn)處慢慢移動(dòng)時(shí),透過(guò)凸透鏡會(huì)看到鉛筆逐漸變大,而形狀保持不變,到某一位置時(shí),也突然改變方向。(所用的凸透鏡焦距要比較短)”
從上面解釋可知開始看到的是虛像,而“改變方向”后的像是“虛像”還是“實(shí)像”沒(méi)有給出明確的解釋。我們認(rèn)為此像應(yīng)為實(shí)像,在好多刊物上介紹說(shuō)實(shí)像不用光屏承接看不到。我們對(duì)此做了一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí):“實(shí)像不用光屏也能看到”。
上面問(wèn)題“方向改變”后的成像的光路圖我們認(rèn)為應(yīng)如圖1所示:
物體上的光線透過(guò)透鏡會(huì)聚成像后不是停下不傳了(沒(méi)有光屏的情況下),而是繼續(xù)向前傳,射入眼中,我們就覺得光是從(實(shí))像的位置發(fā)出的,這樣就和看實(shí)際物體一樣了(有光從物體射入眼睛就能看到物體)。因此說(shuō)“方向改變”后的像是實(shí)像。
在實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的像好象是和物體在透鏡的同側(cè)(那樣就可能是虛像了),對(duì)此我們又進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究:
如圖2,拿一塊毛玻璃做光屏,讓像的一部分成在光屏上,另一部分不在光屏上,用眼睛觀察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩部分像吻合的天衣無(wú)縫,證實(shí)像和物分居透鏡兩側(cè),看到的確實(shí)是實(shí)像。
為證實(shí)結(jié)論的正確性我們又進(jìn)一步做了以下實(shí)驗(yàn):
⑴觀察顯微鏡成像,大家都知道顯微鏡是經(jīng)過(guò)兩次放大(都是凸透鏡):物鏡成放大的實(shí)像、目鏡成放大的虛像。我們?nèi)∠履跨R去觀察,在鏡筒中能看到一個(gè)倒立、放大的像。如果實(shí)像不用光屏承接就看不到的話,這時(shí)就看不到通過(guò)物鏡所成的倒立放大的像了。
⑵觀察凹面鏡成像,當(dāng)物體在凹面鏡的焦點(diǎn)以外時(shí),成倒立的實(shí)像。拿一塊毛玻璃做光屏,在凹面鏡前移動(dòng),直到得到清晰的像。然后再向上(或下)移動(dòng)光屏,讓像的一部分成在光屏上另一部分不在光屏上用眼睛觀察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩部分像也是吻合的很好。說(shuō)明此時(shí)實(shí)像在凹面鏡的前面,不用光屏同樣能看到。
以上實(shí)驗(yàn)足以說(shuō)明“實(shí)像不用光屏也能看到”。
再舉一例:“小明拿著一個(gè)直徑比較大的放大鏡,伸直胳膊觀看遠(yuǎn)處的景物,可以看到物體的像,下列說(shuō)法正確的是:
A.觀察到的像一定是正立的像
B.觀察到的像一定是虛像
C.觀察到的像一定是倒立的像
D.觀察到的像一定是放大的像”
由前面分析可知光路如圖3,此像是一個(gè)倒立縮小的實(shí)像,和物體分居透鏡的兩側(cè)。(答案為:C)
小結(jié):
⑴做凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)時(shí),從物體的異側(cè)面向透鏡去看,不管物體在一倍焦距以內(nèi)還是在一倍焦距以外都能看到像,其不同之處是當(dāng)物體從靠近透鏡向遠(yuǎn)處移動(dòng)時(shí)先看到的是正立、放大的虛像(和物體在透鏡同側(cè)),再看到的是倒立、放大的實(shí)像,最后看到的是倒立、縮小的實(shí)像(和物體在透鏡異側(cè))。
⑵實(shí)像是實(shí)際光線會(huì)聚而成的,能用光屏承接。虛像是實(shí)際光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。(包括:平面鏡成像、凸面鏡成像、凹面鏡成的虛像、凸透鏡成虛像),不能用光屏承接。但都能用眼睛看到。
練習(xí):
如圖4,小華參加展覽會(huì),在一個(gè)小展室里看見一個(gè)女導(dǎo)游在介紹商品,試著與她握手,卻發(fā)現(xiàn)是一虛擬導(dǎo)游,后來(lái)他發(fā)現(xiàn)這個(gè)女導(dǎo)游只是在玻璃屏風(fēng)后倒立的電視屏幕上經(jīng)過(guò)處理的一個(gè)形象而已。則這個(gè)玻璃屏風(fēng)是_____鏡,這個(gè)虛擬導(dǎo)游是_______(填“虛”或“實(shí)”)像,電視屏幕與玻璃屏風(fēng)的距離應(yīng)滿足的條件是_____。
(答案:凸透鏡、實(shí)、大于1倍焦距小于2倍焦距)