神奇的凸透鏡成像,大結局來了

2021-02-17 精品物理頻道

如果有人問你:凸透鏡的成像情況有幾種,你一定會肯定的回答:根據物距的不同,凸透鏡的成像無非就是這麼幾種情況:倒立縮小的實像、倒立等大的實像、倒立放大的實像、正立放大的虛像。

除了這幾種情況,凸透鏡有沒有其他成像情況發生呢?小編負責任的告訴你:有!

課堂上,老師在演示「探究凸透鏡成像的規律」實驗時,同學們都在仔細觀察光屏上的像,突然有一位同學驚叫起來:「哇!老師,怎麼凸透鏡裡面也有兩個像」。「是嗎?」,老師一邊回答,一邊和所有學生一道去找凸透鏡裡的兩個像。真的耶,凸透鏡中真有兩個像!

如下圖所示,凸透鏡裡赫然藏著兩個像,而且一個是正立的,一個是倒立的。

這個時候,大家既興奮,又感到疑惑。老師也不失時機的問學生:奇不奇怪?神不神奇?這兩個像是怎麼來的呢?

那麼,這兩個像的成像原因是什麼呢?關於這個問題,咱們還得從「探究平面鏡成像特點」的實驗說起。咱們之所以用玻璃板代替平面鏡來做實驗,是因為玻璃既可以透光,也可以反光,能夠幫助我們確定像的位置。也就是說,玻璃也可以利用光的反射來成像。說到這裡,相信有些同學已經開始尋找到問題的部分答案了。

沒錯,和玻璃一樣,凸透鏡也是既可以透光,也可以反光的。只不過與玻璃板不同的是,凸透鏡的反光面是凸起的,也就是說,凸透鏡對光發生反射時,相當於一個凸面鏡。大家看到的凸透鏡裡的兩個像,實際上屬於凸面鏡成像。

凸面鏡成像的特點想必大家沒有忘記,汽車的後視鏡就是一個凸面鏡,從後視鏡裡看到的是正立縮小的虛像。

那麼凸面鏡成像的原因又是什麼呢?看了下面這個凸面鏡成像的光路圖,大家就能明白了。

原來,凸面鏡成像的原因是光的反射。通過成像過程作圖,可以看出,凸面鏡成的像是正立縮小的虛像。

現在我們再來看看凸透鏡裡兩個神秘像的來龍去脈吧。

這裡小編給圖中的三個像編了號,像1是大家最熟悉的,這個像的主人是蠟燭,這是蠟燭的實像呈現在光屏上;像2的主人也是蠟燭,是凸透鏡的右側反光面利用光的反射,使蠟燭在鏡中成一正立縮小的虛像;那麼像3的主人又是誰呢?像3是倒立的,而光屏上的像1也是倒立的,如此看來,像3的主人正是光屏上的像1,是凸透鏡的左側反光面利用光的反射,使光屏上的像1在鏡中成一正立縮小的虛像,由於光屏上的像是倒立的,所以這個像在鏡中的虛像也是倒立的。

還記得剛剛結束的這次月考中的題中有這樣一問嗎?整理器材時,香香同學偶然在凸透鏡上看到了身後景物正立、縮小的像,它的成像原因是光的         (填「直線傳播」「反射」或「折射」)。答案就是:反射。

好了,神奇的凸透鏡成像總算是有個大結局了。再一次提醒同學們,學好物理真的要重視觀察和實驗。

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