初中物理,老師梳理:凸透鏡成像原理的知識點及光路圖的製作方法

2021-01-08 陳老師初中數理化

點擊右上角關注「良師益友談育兒」分享學習經驗,一起暢遊快樂的學習生活。凸透鏡成像原理是初中物理光學的重要知識點,也是中考物理的難點,本文結合光路圖詳細講解關於凸透鏡成像原理的重要知識點及經典題型的解題思路,希望能給新初二學生的暑假預習和新初三學生的複習備考提供幫助。

重要知識點

凸透鏡成像的原理:

從發光點S發出入射光線,經過凸透鏡折射後,折射光線匯聚而成發光點S的像S',作光路圖時有三條重要光線:

(1)平行於凸透鏡主光軸的入射光線,經過凸透鏡折射後,折射光線通過凸透鏡另一側的焦點射出;

(2)通過凸透鏡光心的入射光線,經過凸透鏡折射後,折射光線保持原來的入射方向不變,從凸透鏡另一側射出;

(3)通過凸透鏡一側焦點的入射光線,經過凸透鏡折射後,折射光線平行於主光軸從凸透鏡的另一側射出。

具體光路圖如下:

注意:

(1)作光路圖過程中,如果是真實存在的光線則用實線表示,如果配合作光路圖用的輔助線則用虛線表示,比如:真實光線的反向延長線。

(2)三條折射光線匯聚於一點S',是發光點S通過凸透鏡折射以後所成的像。如果是實線的交點則為實像,可以在光屏上接收到這個像;如果是虛線的交點則為虛像,在光屏上接收不到這個像,只能用人眼觀察。

(3)作光路圖求發光點S的像S'時,我們一般只需畫出兩條重要光線,兩條折射光線的交點就是像S'所在的位置。

凸透鏡成像的規律:

物體ST經過凸透鏡成像S'T',物體ST與凸透鏡的距離為物距,像S'T'與凸透鏡的距離為像距,在物體ST逐步靠近凸透鏡的過程中,像S'T'也作出相應地變化。作光路圖時,平行於主光軸的入射光線保持不變,只需作通過光心的入射光線和折射光線,兩條折射光線的交點就是像所在的位置。

具體光路圖如下:

當物距大於2倍焦距時,物體ST經過凸透鏡成的是倒立縮小的實像S'T',像距在1倍焦距與2倍焦距之間;

當物距等於2倍焦距時,物體ST經過凸透鏡成的是倒立等大的實像S'T',像距等於2倍焦距;

當物距介於1倍焦距與2倍焦距之間時,物體ST經過凸透鏡成的是倒立放大的實像S'T',像距大於2倍焦距;

當物距等於焦距時,物體ST經過凸透鏡不成像;

當物距小於焦距時,物體ST經過凸透鏡成的是正立放大的虛像S'T'。

例題

如圖所示,MN為凸透鏡的主光軸,A為蠟燭,A′為蠟燭在光屏上所成的像,根據凸透鏡成像原理畫出光路圖確定凸透鏡及其焦點的位置。

作圖分析:

連接AA',交MN於點O,這就是凸透鏡的光心,過O點垂直於主光軸MN作出凸透鏡;

過A點作平行於主光軸MN的入射光線,交凸透鏡於C點,連接CA'並延長,這是對應的折射光線,交主光軸MN於點F',這是凸透鏡的一側焦點;

過A'點作DA'平行於主光軸MN,交凸透鏡於點D,延長DA',這就是折射光線,連接AD,這是對應的經過凸透鏡另一側焦點的入射光線,交主光軸MN於點F,這是凸透鏡的另一側焦點。

具體光路圖如下:

結語

製作光路圖是解決凸透鏡成像原理相關題型的重要解題思路,只要牢固三條重要光線,嚴格按照凸透鏡成像原理作圖,就能成功應對這類題型,為物理光學題奪取高分加油助力!

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