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第五章透镜及其应用实验专题
两种透镜对光的作用
在观察“凸透镜对光的作用”实验中，小明做了如图所示的实验。
（1）对比两图可以得到结论：光从空气射入凸透镜时，凸透镜对光有会聚作用；
（2）小明利用此凸透镜、蜡烛、光屏等器材继续探究凸透镜成像规律，记录部分数据如下。
实验序号
物距u/cm
像距v/cm
像的性质
1
60.0
12.0
倒立缩小实像
2
35.0
14.0
倒立缩小实像
3
30.0
15.0
倒立缩小实像
4
20.0
20.0
倒立等大实像
5
12.5
50.0
小明根据表中数据发现：
①凸透镜成缩小实像时，像距和物距的大小关系是像距小于物距；
②当像距等于物距时，成像的性质是倒立等大实像；
③小明进一步猜想，当物距为12.5cm时．成像的性质是倒立放大实像；
④观察前三组数据，小明发现同一物体都成缩小的像，那么随着像距的增加，像会变大吗?为了探究这个问题，原表格中还需要增加的项目是像的大小变化。
【实验分析】（1）光线向主轴靠拢，则有会聚作用；光线远离主轴，则有发散作用；
（2）①将实验1、2、3中像距和物距进行比较，找到凸透镜成缩小实像的条件；
②根据实验4分析解答；
③根据表格数据分析像的大小和物距变化之间的关系；
④根据实验目的增加记录项目。
【解析】【解答】（1）根据右图可知，手电筒发出的光经过凸透镜后向主轴靠拢，因此凸透镜对光线有会聚作用；
（2）①将实验1、2、3中像距和物距进行比较得到：当像距小于物距时，凸透镜成缩小的实像；
②根据实验4可知，当像距等于物距时，成倒立等大的实像；
③从实验1→5，物距逐渐减小，像距逐渐增大，则像逐渐变大。而u=20cm时成等大的实像，那u=12.5cm时，就应该成倒立放大的实像；
④观察前三组数据，小明发现同一物体都成缩小的像，那么随着像距的增加，像会变大吗?为了探究这个问题，原表格中还需要增加的项目是像的大小变化。
凸透镜对光有会聚作用
凸透镜，因其中间厚边缘薄的特殊形状，具备将通过的光线聚集到一点的特性，即凸透镜对光有会聚作用。这种特性源于光线在透镜的两个曲面上折射，导致光线向透镜的主轴方向偏折。凸透镜的会聚功能在光学领域中扮演着重要角色，例如在放大镜、相机、望远镜和投影仪等设备中。
为了深入研究凸透镜的会聚作用，可以执行以下步骤进行探究：
1.准备一个凸透镜、光源（如蜡烛或灯泡）、屏幕（白纸）以及光屏支架。
2.将光源置于透镜一侧，调整光源与透镜的距离，直至在透镜另一侧的屏幕上观察到清晰的光斑。
3.观察并记录光斑的尺寸和亮度如何随着光源与透镜距离的变化而变化。当光源位于透镜焦点之外时，光斑会在透镜另一侧焦点之后形成实像；而当光源位于焦点之内时，光斑会在透镜另一侧焦点之前形成虚像。
4.通过改变光源与透镜的距离，可以观察到不同尺寸和亮度的光斑，从而深入理解凸透镜的会聚作用。
5.进一步实验可以研究不同焦距的凸透镜对光线会聚效果的影响，以及透镜材料的折射率如何影响会聚作用。
通过这些实验，可以更全面地掌握凸透镜对光的会聚作用，并了解其在光学系统中的应用原理。
2、凹透镜对光的发散作用
凹透镜，也称为发散透镜。凹透镜是一种中心比边缘薄的透镜，它具有发散光线的特性。当平行光线通过凹透镜时，光线会向透镜的两侧折射，从而使得光线向外发散。这种发散作用是由于凹透镜的形状导致入射光线在透镜的两个表面发生折射时，折射角大于入射角。
为了探究凹透镜对光的发散作用，可以进行以下实验：
1.准备一个凹透镜，一个光源（如激光笔），一张白屏或白纸，以及一个可以固定这些物品的支架。
2.将光源固定在支架上，确保它可以发出平行于透镜主轴的光线。
3.将白屏或白纸放置在透镜的另一侧，调整其位置直到在屏幕上观察到一个模糊的光斑。
4.观察并记录光斑的大小和清晰度随着白屏与透镜之间距离的变化情况。
5.通过改变光源与透镜之间的距离，观察光斑的变化，了解凹透镜对不同入射角光线的发散效果。
6.通过实验数据，可以绘制出光线通过凹透镜后的发散路径图，进一步分析凹透镜的发散特性。
通过上述实验，可以清楚地看到凹透镜对光线的发散作用，并理解其背后的物理原理。
【练习1】在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃．他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：凹透镜也能点燃火柴；
猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关．
（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想