一、測定凸透鏡的焦距

方法1：凸透鏡對光線起會聚作用，光路圖如圖1所示，根據(jù)這個原理，把凸透鏡正對太陽光，在凸透鏡后移動白紙，在白紙上得到一個又小又亮的光點，這個點就是焦點，用刻度尺量出焦點到透鏡的距離，就是焦距f.

方法2：把凸透鏡對著遠處的窗戶，如圖2，白紙上得到窗戶的像，用刻度尺量出像到凸透鏡的距離，可近似看作為焦距f，它的原理是u＞2f，f＜v＜2f，由于u較大，則v較小，即v≈f.

方法3：把燭焰、凸透鏡、光屏放在光具座上，調(diào)節(jié)燭焰和光屏的距離，使光屏上得到等大的像.用刻度尺量出像到凸透鏡的距離d，則f=0.5d.它的原理是：物距u=2f，像距v=2f時，成倒立、等大的實像.

二、成像的規(guī)律

1.實驗器材：蠟燭、凸透鏡、光屏、刻度尺

2.實驗步驟：

（1）用前面所講的方法測出凸透鏡的焦距f=______cm；

（2）在實驗桌上畫一條直線；

（3）在直線上從左向右依次放置蠟燭、凸透鏡、光屏，并調(diào)整高度，使凸透鏡中心、光屏中心與燭焰中心在同一高度；

（4）使燭焰距凸透鏡較遠，移動光屏，使燭焰在光屏上成清晰的像，觀察像的大小、正倒；

（5）使燭焰從距凸透鏡較遠處逐漸靠近凸透鏡，每次都調(diào)節(jié)光屏，使燭焰在光屏上成清晰的像.觀察像的大小、正倒，是如何隨物距的減小而變化的，及像距大小的變化；

（6）當燭焰在光屏上成倒立、縮小的像時，測量并記錄這時的物距和像距；

（7）當燭焰在光屏上成倒立、放大的像時，測量并記錄這時的物距和像距；

（8）當物距調(diào)到小于焦距時，光屏上不成像.用眼睛通過凸透鏡觀察燭焰，就能看到它的像.記錄像的大小、正倒.

3.實驗結論：

總結規(guī)律：（1）當u＞f時，物近，像遠，像變大；當u＜f時，物遠，像大；

（2）物像之距最小值為4f；

（3）實像總是倒立的，虛像總是正立的；

（4）兩個分界點：a.u=f實像與虛像的分界點；b.u=2f，放大與縮小像的分界點.

三、凸透鏡的應用

1.u＞2f，成倒立、縮小的實像——照相機

2.f＜u＜2f，成倒立、放大的實像——投影儀

3.u＜f，成正立、放大的虛像——放大鏡

四、典型例題

1.求f范圍

例1一物體在凸透鏡前20㎝處，在凸透鏡的另一側距透鏡30㎝的光屏上成清晰的像，該凸透鏡的焦距可能是（）.

A.f＜10㎝ B.f＜15㎝

C.10㎝＜f＜15㎝ D.10㎝＜f＜20㎝

解析在光屏上成像，是實像.又因為像距大于物距，所以成放大的像.

即f＜u＜2f，代入f＜20㎝＜2f，則10㎝＜f＜20㎝，v＞2f， 代入30㎝＞2f，則f＜15㎝.

解得10㎝＜f＜15㎝

答案C.

2.求像的性質(zhì)

例2某同學做凸透鏡成像的實驗，當物體距離凸透鏡16㎝時，發(fā)現(xiàn)光屏上有一個清晰放大的像，若把蠟燭向遠離凸透鏡的方向移動5㎝，則所成清晰的像一定是（）.

A.實像 B.正立的 C.放大的 D.縮小的

解析在光屏上成像，是實像.又因為成放大的像.所以物距f＜u＜2f，即f＜16㎝＜2f，8㎝＜f＜16㎝.把蠟燭向遠離凸透鏡的方向移動5㎝，則物距u=16㎝+5㎝=21㎝，即u＞f，所以成倒立的實像.可能成縮小的，也可能成放大的.

答案A.

3.物距、像距、焦距的關系

例3物體從凸透鏡的5倍焦距處移向透鏡的過程中，下列有關成像情況的說法正確的是（ ）.

A.總能用光屏找到所成的像

B.物體到達2倍焦距處時，成正立等大的像

C.所成的像逐漸向透鏡靠近

D.只要物距大于焦距，像與物總是位于透鏡的兩側

解析物體在焦點以外向焦點處移動時，成實像，實像總是倒立的，則B錯.實像總是物像異側，則D對.物體在焦點以內(nèi)，成虛像，光屏上得不到像，則A錯.物體向凸透鏡靠近，像距變大，像遠離透鏡，則C錯.

答案D.

例4把圖3中的凸透鏡看作眼睛的晶狀體，光屏看作是視網(wǎng)膜，給凸透鏡“戴”上近視眼鏡，使燭焰在“視網(wǎng)膜”上成一清晰的像，若“取下” 近視眼鏡，為使光屏上的像清晰，在保持燭焰和透鏡位置不變的條件下，應將光屏（ ）.

A.保持在原來位置

B.靠近透鏡

C.遠離透鏡

D.無論怎樣移動光屏都不能使像清晰

解析近視眼不戴眼鏡時成的像在視網(wǎng)膜前.戴眼鏡是戴了一個凹透鏡，凹透鏡對光線起發(fā)散作用，則成像在視網(wǎng)膜上.凸透鏡相當于晶狀體，燭焰成的像在光屏前.所以應將光屏靠近透鏡才能在光屏上成像.

答案B.

4.實際應用

例5小宇在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗，其實驗裝置的示意圖如圖4甲所示.a、b、c、d、e是主光軸上的五個點，F(xiàn)點和2F點分別是凸透鏡的焦點和二倍焦距點.

①若他依次將蠟燭、凸透鏡、光屏放在光具座上，但無論怎樣移動光屏，在光屏上始終都沒能看到燭焰所成的像，其可能原因是______________________.（只要求寫出一種原因）

②當他分析出原因并加以改正后得到清晰縮小的燭焰實像，則蠟燭可能置于透鏡左邊a、b、c、d、e五點中的____________點上，此成像規(guī)律可應用在_____________機上.

③小宇做完實驗后，又想用手表代替蠟燭，看到光屏上能成什么樣的像.于是他在透明的玻璃板上用黑色筆畫了個手表盤，如圖乙所示.把這個玻璃板放在蠟燭的位置上，并用平行光源對著玻璃板上的表盤照射，如圖丙所示.移動光屏直到成清晰像為止，此時表盤在光屏上所成的像是圖丁中的（）.

解析①光屏上沒能看到像，原因很多：蠟燭的火焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度；蠟燭的火焰（物體）在焦點以內(nèi)；蠟燭的火焰（物體）在焦點上.

②凸透鏡成倒立、縮小、實像的條件是u＞2f，看圖知是：a點和b點.它的應用是：照相機.

③凸透鏡成像左右位置反了，上下位置反了，所以選D.

凸透鏡成像是光學的一個重點，學會探究，并能利用結論解決實際問題，就是把物理用到生活中去.