如图甲把点光源放在凸透镜的焦点上,它发出的光线经凸透镜后,折射光线平行于主轴,并没有相交成一点,这是否可认为凸透镜对光线有会聚作用呢。如图,我们将入射光线FA、FC延长,即图中的AA’和CC’与经凸透镜折射的光线AB、CD比较。显然折射光线是相互“靠近”而相会了。
在图乙中光线AB、CD入射到凹透镜上,折射光``将入射线AB、CD延长。如图中虚线BP和DP,折射线BE和DE与入射光线的方向BP、DP相比较,它们相应“远离”了,它表明凹透镜对光起了发散作用,
由此可见,透镜对光是会聚还是发散,不是看折射光线是否相交而是体现在它们使光线相互“靠近”了还是“远离”了。
[例题选讲]
例1、百米赛跑是计时员为什么一看到发令枪的“烟火”就按动秒表,而不是等听发令枪的枪声计时?
答:因为声音的传播速度是340m/s,当枪声从起点传到终点计时员耳朵里,时间差不多已过了0.3s,这样的计时,当然不正确,误差较大,而光的传播速度是
3×108m/s,火光传播到终点的时间只有3.3×10-7s,不会影响计时的正确性。
例2、一束光线斜射到一光滑平面上,入射角为25°,当入射角增大15°时,反射光线与入射光线之间的夹角是多大?
答:因为反射光线与入射光线之间的夹角就是入射角和反射角之和,根据光的反射定律可知:入射角增大多少,反射角也增大多少,因为入射角=25°+15°=40°,则反射角=40°,所以,入射光线与反射光线夹角为;
40°+40°=80°。
例3、如图甲所示,A、B两点在平面镜前,现在要使A点发出的光线经平面镜反射后通过B点,试用作图法求出光线射到平面镜上的入射点。
解:先根据平面镜成像的规律找出A点在镜中的像,如图乙所示,过A点作镜面的垂线,交镜面于M点,并延长至A'使A'M=AM,则A'点为A 的像,连接A'B交平面镜反射面于O,则O点就是光线射到平面镜的入射点。
例4、如图所示MN是空气和玻璃的分界面,一束光线射到MN面O处时发生反射和折射现象,则入射角、折射角各是多少?MN的右方是什么物质?
解:过O点作MN的垂线EF即法线,根据光的反射定律可知:AO、OB和OC分别是入射光线、反射光线和折射光线,则入射角∠AOE=60°,折射角∠COF=30°。因为折射角小于入射角,所以光是从空气斜射入玻璃,故MN的右侧是空气。
例5、在杯子里放一枚分币,移动杯子,使眼睛刚好看不到分币为止,保持眼睛和杯子的位置不变,慢慢向杯里倒水,随着水面的升高将看到什么现象?为什么?
解:开始注水入杯时,将看不见硬币,当水面升高到一定高度时,分币又能够看见了。如图,当倒入水以后,分币上一点S发出的光线射向水面时,在水面升高到一定高度时,从S点发出的光线经水面折射后能够从杯的边缘射出,而且恰好又能射到人的眼里,这时人眼就可以看得见分币。人眼看到的S'点比S点的位置高,所以人看到水中分币的像在分币的上方。
例6、幻灯的幻灯片和透镜的距离大约在15~30厘米之间变动,为了能在屏上得到放大的实像,现有焦距为fA=6厘米,fB=15厘米,fC=30厘米的三个透镜,选哪个透镜最合适?
答:根据凸透镜成像规律,当f<u<2f时,能成倒立放大的实像,幻灯机中,15厘米<u<30厘米,所以应选fB=15厘米的凸透镜最适宜。
例7、图中的两架敌机,一架是实际飞机,一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像,请用光路图作图确定哪架是实际飞机。
解析:空中飞机发出的光从空气射到水面处发生光的折射,折射光线射入水中并向该发现靠拢进入观察口,人眼逆着折射光线看去,好像是从A’飞机射出,A’飞机是A飞机的虚像,所以下面A飞机是实际飞机。
[同步练习]
3、口诀记忆:凸透镜成像规律可用简要归纳成下面三句话:一倍焦距内外分虚实
(即物体在一倍焦距以内成虚像,一倍焦距以外为实像);二倍焦距内外分大小(即物距小于二倍焦距,成放大的像,焦点除外;物距大于二倍焦距成缩小的像);实像总是异侧倒立的,虚像总是同侧正立的。
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物的位置 |
像的位置 |
像的性质 |
应用举例 |
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凸 透镜 |
U=∞ (平行光) |
V=f |
像与物异侧 |
成一点 |
测定焦距 |
U>2f |
2f>V>f |
缩小、倒立、实像 |
照相机,眼睛 |
||
U=2f |
V=2f |
等大、倒立、实像 |
|
||
2f>U>f |
V>2f |
放大、倒立、实像 |
幻灯,电影机 |
||
U=f |
V=∞ |
同侧 |
不成像 |
探照灯的透镜 |
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U<f |
V>f |
放大、正立、虚像 |
放大镜 |
||
凹透镜 |
物在镜前任意处 |
V<U |
同侧 |
缩小、正立、虚像 |
|
正确区分实像和虚像
物体通过透镜可能成实像,也可能成虚像。而实像和虚像的区别是什么呢?(1)成像原理不同,物体发出的光线经光学器件会聚而成像为实像,经光学器件后光线发散,反向延长相交形成的像叫虚像。(2)成像性质上的区别,实像倒立的,虚像是正立的。(3)接收方法上的区别:实像既能被眼睛看到,又能被光屏接收到,虚像只能被眼睛看到,不能被光屏收到。
2、列表将物距、像的情况和应用填入表格内,见下表。
有三种方法可供采用
1、凸透镜的应用加以记忆。照相机,幻灯机和放大镜都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理就记住了凸透镜成像的规律。
2、光从空气斜射入水或别的透明物质里时,折射角小于入射角;光从水或别的透
明物质斜射入空气里时,折射角大于入射角。
对上述规律有几点注意:
(1)、入射角是入射光线与法线的夹角,不是和界面的夹角。同样,折射角是折射光线与法线的夹角,也不是和界面的夹角。
(2)、光线射向两种透明物质分界面时,将同时发生光的反射和折射。反射光线遵循光的反射定律,折射光线遵循光的折射规律。
(3)、光垂直射向两种透明物质界面时,通过分界面后光的传播方向不变,这时光线的入射角、反射角、折射角均为零度。
(4)、光从空气射入透明物质时,如果增大或缩小入射角,折射角就随着增大或减小。光从透明物质射入空气时,如果增大或减小入射角,折射角也随着增大或减小;但如果增大到某一角度时,入射光线会发生全部反射现象,这时没有折射光线。
(5)、折射现象的光路是可逆的。
1、折射光线跟入射光线和法线在同一平面上,折射光线的入射光线分居法线两侧。
光从一种介质射入另一种介质时,它的传播方向发生改变的现象叫光的折射。
平面镜成像的特点是:物体在平面镜中成的是虚像,像跟物体的大小相等;像和物体到平面镜的距离相等。
什么是虚像呢?以发光点为例,它射出的光线经镜子反射(或折射)后,反射(或折射)光线进入人眼,人眼根据光沿直线传播的经验,以为光从镜后的某一点射出。这个实际上并不存在的点,叫做发光点的虚像。虚像不能用光屏承接,可用人眼观察到,它是“实际”光线反向延长线相交而得到的点。
站在平面镜前的人,向平面镜走近时,他的像会不会变化呢?
根据平面镜成像的特点:他的像始终与物体大小相等。是不会改变的。但人们往往以为
像“变大”了,这跟人看远处驶近的汽车感觉相似,这辆车的大小始终不变,但人以为汽车远小近大,驶近的汽车“变大”了。
在学习光的反射定律是要明确以下几点:
(1)、反射角、入射角都是指各自的光线与法线的夹角,切不可当作它们与镜面的夹角,当成入射角和反射角。
(2)、入射光线靠拢法线,入射角减小,根据光的反射定律反射角也减小,反射光线也靠近法线。当入射光线垂直射即平面镜上,法线与入射光线重合,这时入射角为0°,反射光线沿原路返回。
(3)、在光的反射中,光路是可逆的。这就是说,若沿原来的反射光线的方向入射到镜面上,反射光线将沿原来入射光线的方向射出。
(二)
1、办法:把油漆黑板换成毛玻璃
2、道理:换成毛玻璃后,黑板表面粗糙了。因此光射到黑板时发生的是漫反射,会看清字体。
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