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物體成像知多少

2017-03-07 05:47:20李曉龍
新課程·教師 2017年12期

李曉龍

摘 要:介紹了小孔成像的原理、特點和應用;平面鏡成像的原理、特點和應用;凸透鏡成像的原理、特點和應用。

關鍵詞:小孔成像;平面鏡成像;凸透鏡成像

初中物理光學部分中物體的成像問題,主要包括小孔成像、平面鏡成像、凸透鏡成像三類,由于它們的成像原理、成像特點以及應用各不相同,所以學習完這部分內(nèi)容之后,學生感覺特別混亂,在多年的教學活動中,筆者梳理了以下幾點:

一、小孔成像

小孔成像是由于光的直線傳播形成的,所成像為倒立實像,改變物體或光屏到孔的距離,可改變像的大小。當物體到孔的距離不變時,光屏到孔的距離越近,成的像越小。當光屏與孔的距離不變時,物體越遠離孔,成的像越小,而且所有的像都是倒立的。如圖1所示。

當然要成像,對小孔的大小有一定的要求,如果孔太大則不會出現(xiàn)成像現(xiàn)象,光屏上呈現(xiàn)的是物體的影子。如果孔太小則在光屏上出現(xiàn)明暗相間的花紋,這是光的衍射現(xiàn)象。而且小孔不一定是圓的,如:夏天,我們躺在樹蔭下乘涼,就會看到很多圓形的光斑,這是太陽通過樹葉的縫隙,經(jīng)過小孔成像原理形成的太陽的像。

二、平面鏡成像

平面鏡成像的成像原理為光的反射,物體不論在平面鏡前任何地方,都成正立、等大的虛像。像與物的連線跟鏡面垂直,像與物到鏡面的距離相等,即像與物跟鏡面完全對稱。如圖所示。對于平面鏡的成像光路圖,我們可以用平面鏡成像特點和光的反射定律兩種方法作出。兩種方法學生都要熟練掌握。

三、凸透鏡成像

凸透鏡成像的原理為光的折射,其規(guī)律完全可以利用三條特殊光線中的兩條(過光心和平行于主光軸的兩條光線),找出對應物點的像點,作出物體的像,方法是過物體上的一點,畫出三條特殊光線中的兩條,然后找到光線通過凸透鏡后折射光線的交點,或者折射光線的反向延長線的交點,就是物體上該點的像點。再根據(jù)物體與主光軸的垂直關系,畫出像也與主光軸垂直,就可以畫出虛實像。實際折射光線的匯聚點所成的像為實像,實際折射光線的反向延長線的匯聚點為虛像。具體在u2F五種情況下分別作出成像光路圖,為了便于理解和找到規(guī)律,我們可以把五種情況綜合在一起作圖,平行于主光軸的入射光線和折射光線是不變的,通過光心的光線隨物距的變化而變化,因而成像的大小、虛實、倒正立也發(fā)生變化。如圖3所示:

這種方法對學生的要求較高,在做實驗之后,分別作出五種情況下的單個光路圖,教師通過分析、引導學生總結,概括在一個圖上,作為強化知識的一種補充,一種拓寬,當然也有利于學生很好地找到凸透鏡成像的規(guī)律。

根據(jù)上面的成像光路圖,我們可以通過列表得到下面的特點及應用:

可以簡單總結為口訣

口訣一:凸透鏡成像,遠縮小近放大(遠處的物體成縮小的像,近處的物體成放大的像)

口訣二:物近像遠大,物遠像近小(物體越近的,成像較遠,而且像是放大的,反之亦然)

口訣三:物遠成實像,倒立先縮小后放大;物近成虛像,正立虛像放大(成實像時,像是倒立的,先是縮小的再是放大的;成虛像時,像是正立的、放大的虛像)

總之,初中物理的這三種成像,只有通過這樣比較,才能準確掌握各自的成像原理、特點和應用。也只有這樣進行梳理,才能使知識系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化。

編輯 張珍珍

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