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        明規(guī)律 巧作圖

        2021-12-12 01:24:19馬阿利管余
        關(guān)鍵詞:凸透鏡作圖焦距

        馬阿利 管余

        凸透鏡成像的作圖題是中考物理的難點(diǎn),本文結(jié)合2021年中考真題,對(duì)凸透鏡成像的作圖題進(jìn)行分析,希望能幫助同學(xué)們突破此類(lèi)問(wèn)題。

        一、利用凸透鏡的三條特殊光線(xiàn)作圖

        1.作圖前明確以下概念(如圖1)

        (1)光心:可以把凸透鏡的中心近似看作是光心。用“O”表示。

        (2)焦點(diǎn):當(dāng)一束與凸透鏡的主光軸平行的光穿過(guò)凸透鏡時(shí),會(huì)在凸透鏡的另一側(cè)被凸透鏡會(huì)聚成一點(diǎn),這一點(diǎn)叫作焦點(diǎn)。用“F”表示。

        (3)焦距:焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離就叫這個(gè)凸透鏡的焦距。用“f ”表示。

        (4)物距:物體到凸透鏡光心的距離。用“u”表示。

        (5)像距:像到凸透鏡光心的距離。用“v”表示。

        2.凸透鏡成像時(shí)的三條特殊光線(xiàn)(如圖2)

        (1)過(guò)光心的光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變;

        (2)平行于主光軸的光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后將過(guò)焦點(diǎn);

        (3)通過(guò)焦點(diǎn)的光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸。

        例1(2021·湖北·宜昌)如圖3,小靜在玩耍時(shí)透過(guò)爺爺?shù)睦匣ㄑ坨R看到了小玩偶的像,請(qǐng)你在圖中作光路圖確定玩偶S點(diǎn)所成像S′的位置。圖中O為老花鏡的光心,F(xiàn)為其焦點(diǎn)。

        解析:老花眼鏡是一個(gè)凸透鏡,玩偶S點(diǎn)位于該透鏡的一倍焦距以?xún)?nèi),S點(diǎn)發(fā)出的無(wú)數(shù)條光線(xiàn)中,照射到透鏡上的光線(xiàn)都會(huì)發(fā)生折射,這些折射光線(xiàn)或折射光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)就是S的像。作其中的兩條特殊光線(xiàn):過(guò)光心的光傳播方向不變;平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡折射后折射光線(xiàn)過(guò)焦點(diǎn)。這兩條光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)即S點(diǎn)的像S′。答案:如圖4所示。

        二、利用凸透鏡成像的三種情況作圖

        根據(jù)凸透鏡成像的三種情況和應(yīng)用進(jìn)行判斷:

        (1)當(dāng)u > 2f時(shí),f < v < 2f,成倒立、縮小的實(shí)像,應(yīng)用于照相機(jī);

        (2)當(dāng)f < u < 2f時(shí),v > 2f,成倒立、放大的實(shí)像,應(yīng)用于投影儀;

        (3)當(dāng)u < f時(shí),成正立、放大的虛像,應(yīng)用于放大鏡。

        例2(2021·廣東)如圖5所示,蠟燭的燭焰中心A在主光軸上距凸透鏡光心O二倍焦距以外。

        ①根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律,在圖5中標(biāo)出A所成的像A′的大致位置。

        ②借助輔助線(xiàn)或光路圖,在圖6中找到A所成的像A′的確切位置,保留作圖痕跡。

        解析:①根據(jù)題意可知,蠟燭的燭焰中心A在主光軸上距凸透鏡光心O二倍焦距以外,所以成倒立、縮小的實(shí)像,像距在一倍焦距和二倍焦距之間。答案:如圖7所示。

        ②過(guò)A點(diǎn)畫(huà)一個(gè)豎直方向上的物體AB,然后過(guò)B點(diǎn)畫(huà)一條過(guò)光心的光線(xiàn),其傳播方向不變,畫(huà)出折射光線(xiàn);再畫(huà)一條平行于主光軸的入射光線(xiàn),經(jīng)凸透鏡折射后,折射光線(xiàn)過(guò)另一側(cè)的焦點(diǎn),兩條折射光線(xiàn)的交點(diǎn)即為端點(diǎn)B的像點(diǎn)B′,從B′向主光軸引垂線(xiàn),交點(diǎn)為A′。答案:如圖8所示。

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        (2021·安徽)如圖9,L表示凸透鏡,MN為主光軸,O為光心,F(xiàn)為焦點(diǎn)。從S點(diǎn)發(fā)出兩條光線(xiàn),一條經(jīng)過(guò)光心,另一條平行于主光軸,請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出它們經(jīng)凸透鏡后的折射光線(xiàn)。

        答案:如圖10所示

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