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老師告訴小丹:平面鏡是由平板玻璃的一個面上鍍上一層銀而制成的,自身并不發(fā)光.那平面鏡是怎樣成像的呢?如圖1所示,平面鏡前有一支點燃的蠟燭,點燃的蠟燭是光源,它發(fā)出的光照到平面鏡上被平面鏡反射,人眼接收到反射光線就好像是從鏡后一點發(fā)出的,因而鏡前蠟燭就在鏡中成像.那么人又是怎樣在鏡中成像的呢?(如圖2)大家都知道人體不是光源,自身并不發(fā)光,但人體能夠反射其他光源射來的光(如太陽光、燈光等),這些反射光照射到平面鏡上再被平面鏡反射,從而在平面鏡中成像.如果沒有其他光源的光可反射,人就無法照鏡子了,正如在伸手不見五指的夜晚人是無法照鏡子的.
看著似懂非懂的小丹,老師決心要讓小丹徹底弄明白平面鏡的原理和應(yīng)用.“好吧,小丹,下面我再給你舉幾個例子,鞏固一下你對平面鏡的理解.”
例1小丹在一個較暗的房間里,房間里有一扇大窗戶.她站在窗戶前想照鏡子,她應(yīng)該 (選填“面朝窗戶”或“背對窗戶”)照鏡子才能看清自己的臉.
解析房間里光線較暗,小丹若背對窗戶,照到她臉上的光就很少,被小丹臉反射照射到平面鏡上的光也很少,再被平面鏡反射,射入小丹自己眼中的光就更少,所以鏡中的“自己”很暗淡,看不清自己的臉.若她面朝窗戶情況就不同了,窗外較強的光通過窗戶照到小丹的臉上,因而被小丹臉反射照射到平面鏡上的光也很多,再被平面鏡反射,射入小丹自己眼中的光就很多,所以她就能看清自己的臉了.因而選填“面朝窗戶”.
例2如圖3所示,用手電筒對著平面鏡中的像A′B′照射時,會發(fā)現(xiàn)像比原來亮多了,這是因為().
A.光照到像上所以像變亮
B.鏡子比原來亮,所以像也比原來亮
C.光照到鏡子上發(fā)生反射,使物體變亮
D.光照射像后,人的感覺不同
解析物體AB在平面鏡中成像,是物體AB的光照射到平面鏡上被平面鏡反射,反射光線反向延長線相交形成的.因而用手電筒對著平面鏡中的像A′B′照射時,光會被平面鏡反射,光不可能只照到像A′B′上,因而即使鏡子比原來亮,像也不會比原來亮.光被反射到平面鏡上,由于光的反射具有可逆性,因而反射的光又會照到物體AB上再次被平面鏡反射,從而使平面鏡反射物體AB的光更多,所以像更亮.因而人不僅感覺到平面鏡更亮還會感覺到像也更亮.所以A、B、D選項都錯誤.只能選C選項.
例3甲乙兩人在照同一個鏡子.甲在鏡中看到了乙的眼睛.以下說法中正確的是().
A.乙也一定能看到甲的眼睛
B.乙只能看到甲的眼睛
C.乙不可能看到甲的眼睛
D.乙不可能看到甲的全身
解析甲在鏡中看到了乙的眼睛,根據(jù)成像原理可知,此時是乙的眼睛處發(fā)出的光(實際上是別處來的光照射到乙的眼睛處而反射出來的光)經(jīng)過鏡面反射以后再射到甲的眼睛中的結(jié)果.由光的反射中的光路可逆原理可知,若將上述光線完全逆轉(zhuǎn)過來,這樣的光路仍然是成立的.即由甲的眼睛處發(fā)出的光,經(jīng)鏡面反射后,必能投射到乙的眼睛處,即乙從鏡中也可以看到甲的眼睛.至于乙通過鏡中是否能看到甲的全身,則由本題條件是無法做出肯定答復(fù)的.應(yīng)選A.
例4小明和媽媽一起去商場買鞋子,試穿了一雙鞋后,小明站著從鞋柜旁放在地上的小鏡子中看到自己穿的鞋,很滿意.圖4中,鏡子擺放位置符合實際情況的是().
解析根據(jù)平面鏡成像原理可知,鞋子在平面鏡中成像是鞋子反射的光照到平面鏡上被平面鏡反射,“反射光線”反向延長相交形成的虛像.因而小明站著要看到小鏡子中自己穿的鞋,就必須有“反射光線”射入小明的眼睛.如圖4可知,A、B、C三圖中小明的鞋子在平面鏡中成像,經(jīng)平面鏡反射光線的仰角B圖最大,因而有較多的反射光線能射入小明的眼中,小明站著就能清晰地從鞋柜旁放在地上的小鏡子中看到自己穿的鞋.而在D圖中,小明的鞋很難在此平面鏡中成像,即使有也只能是局部成像,因而看不到小鏡子中看到自己穿的鞋的全貌.所以鏡子擺放位置符合實際情況的是B選項.
老師告訴小丹:光的反射現(xiàn)象在日常生活中很多的應(yīng)用.不僅人臉能反射光,其實任何物體的表面都能反射光.我們能看見不是光源的物體,就是由于它們表面反射的光射入了我們的眼睛.光的反射又分為鏡面反射和漫反射兩類,鏡面反射是平行光照射到平滑的物體的表面發(fā)生的反射,其反射光線也相互平行.漫反射是平行光照射到凹凸不平的物體表面發(fā)生的反射,其反射光線射向各個方向.
例5雨后天晴的夜晚,為了不踩到地上的積水,下面判斷正確的是().
A.迎著月光走,地上暗處是水,背著月光走地上發(fā)亮處是水
B.迎著月光走,地上發(fā)亮處是水,背著月光走地上暗處是水
C.迎著月光走或背著月光走,都應(yīng)是地上發(fā)亮處是水
D.迎著月光走或背著月光走,都應(yīng)是地上的暗處是水
解析月光射到地面上時、有水的地方發(fā)生鏡面反射、沒水的地方發(fā)生漫反射.迎著月光走時,有反射光線射入眼中如圖5甲所示,所以地上發(fā)亮處是水;背著月光走時,反射光線沒有射入眼中,如圖5乙所示,所以地上暗處是水.因而本題應(yīng)選B.
例6小明的寫字臺上有一盞臺燈.晚上在燈前學(xué)習(xí)的時候,鋪在臺面上的玻璃“發(fā)出”刺眼的亮光,影響閱讀.在下面的解決方法中,最簡單、效果最好的是().
A. 把臺燈換為吊燈
B.把臺燈放到正前方
C.把臺燈移到左臂外側(cè)
D.把臺燈移到右臂外側(cè)
解析玻璃“發(fā)出”刺眼的亮光,實際上并非玻璃本身發(fā)出的,而是玻璃表面反射臺燈發(fā)出的光所致.這些光之所以刺眼,是由于人感受到的反射光太強,一般這是由于臺燈可能正好在人的正前方,從而有較強的反射光射入人眼.可見如將臺燈移至人的側(cè)旁,即可避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象.而對于通常以右手寫字的人來說,則應(yīng)將臺燈移至其左臂外側(cè)最好,因為如果臺燈在右臂外側(cè)時,寫字時右手的影子會落在人正前方的臺面上,影響看書和寫字.答案:C
例7小明在聽講座時,想用照相機把銀幕上用投影儀投影的彩色幻燈片圖像拍攝下來.由于會場比較暗,他使用了閃光燈.這樣拍出來的照片().
A.反而看不清投影到銀幕上的圖像,倒是把銀幕上的一些污漬拍出來了
B.色彩鮮艷,比不用閃光燈清楚多了
C.色彩被“閃”掉了,拍到的僅有黑色的字和線條
D.與不用閃光燈時效果一樣,因為拍攝的是銀幕上的像,而不是實際的景物
解析照相機閃光燈的作用是在由被拍攝物體射向照相機的光太弱時,照相機以閃光照射該物體,使物體在拍照瞬間受到閃光照射,從而有較強的反射光射回照相機,從而生成物體清晰的像.
投影儀投影彩色幻燈片時,是投影儀將彩色幻燈片成像在銀幕上,即投影儀投射到銀幕上的不同位置處有不同的彩色的光,這些光在該位置發(fā)生漫反射,使幕前觀眾看到幕上各處的色彩不同而構(gòu)成一幅與幻燈片相似的彩色畫面.此時,若以照相機閃光燈的閃光再投射到銀幕上,則銀幕對照相機的閃光將同樣予以反射.而閃光是白光,它均勻地照射到整個銀幕上,這樣將會沖淡銀幕上原畫面的明暗對比,使原圖像模糊不清楚.若是閃光的強度比幻燈投影光的強度強很多時,則將會使原圖像基本看不出來,整個銀幕會呈一片白色,而白色會把銀幕上的一些污漬顯現(xiàn)出來.顯然,這種情況下拍攝出來的照片,也就和上述看到的情況一樣了. 應(yīng)選A.
1.在物理知識方面要求。
(1)掌握光的反射定律,會用光的反射定律解釋有關(guān)的現(xiàn)象;
(2)掌握平面鏡成像的原理和規(guī)律;
(3)應(yīng)用平面鏡成像的規(guī)律解決一些簡單的物理問題。
2.通過演示實驗,概括出平面鏡成像的特點,應(yīng)用光的反射定律推導(dǎo)出平面鏡成像的特點。培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力,通過相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí),培養(yǎng)分析、推理能力。
3.通過簡單的物理問題的解決使學(xué)生理解解決物理問題的基本原理和基本方法,如何建立已知與未知和所求之間的關(guān)系。從而加深物理方法的學(xué)習(xí)。
二、重點、難點分析
1.重點是使學(xué)生掌握平面鏡成像的原理及推導(dǎo)過程。平面鏡成像的特點是解決平面鏡問題的關(guān)鍵。平面鏡成像是虛像,學(xué)生作圖時要注意用虛線;平面鏡成像,其像和物關(guān)于平面鏡對稱的含義是像正立且與物等大。
2.教學(xué)難點之一是如何澄清學(xué)生頭腦中“像”的概念。要突破這一點就要讓學(xué)生清楚物理中像的準(zhǔn)確定義,生活中像、影、相又指的是什么意思。嚴(yán)格區(qū)分教學(xué)中的相似與物理的“相似”有什么不同。
3.教學(xué)中的另一個難點是如何應(yīng)用平面鏡成像的特點解決實際問題。最關(guān)鍵的是要抓住最簡單、最基本的方法。
三、教具
1.平面玻璃,蠟燭兩只(完全相同),火柴,大白紙一張(8開或更大一些),直角三角板,鉛筆。
2.教學(xué)用直角三角板、直尺。
四、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
光的反射現(xiàn)象和平面鏡在初中物理中已經(jīng)學(xué)到一些知識,今天我們來進(jìn)一步研究。光的反射現(xiàn)象處處可見,平面鏡也是日常生活中常見的物品,它們有什么特性呢?
(二)教學(xué)過程設(shè)計
1.光線和光束。
光線是利用光的直線傳播而從光束中抽象出來的概念。物體發(fā)出的光束,用一條帶箭頭的直線來表示光的傳播方向——光線。光線是光束的抽象結(jié)果,實際是不存在的,而光束是客觀存在的。在畫光線時注意光的傳播方式用直線表示,要用實線,而光的傳播方向箭頭一般標(biāo)在直線段的中央部分。光束可分為平行光束、發(fā)散光束、會聚光束三種情況。
2.光線傳播到兩種介質(zhì)的分界面所發(fā)生的現(xiàn)象:反射和折射現(xiàn)象可能同時發(fā)生,也可能
只發(fā)生反射現(xiàn)象,但有折射現(xiàn)象的同時一定有反射現(xiàn)象,只是反射現(xiàn)象有時極不明顯而不考慮。通過作圖介紹入射點、法線、入射光線、反射光線、入射角和反射角的概念。光在介質(zhì)中傳播時會有能量損失(被吸收)。光在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生反射或折射時也要有能量損失。
3.光的反射定律。
(1)(三線共面)。反射光線在入射光線和法線所決定的平面內(nèi);(因果關(guān)系要注意)
(2)(法線居中)反射光線跟入射光線分別位于法線的兩側(cè);
(3)(兩角相等)反射角等于入射角。(因果關(guān)系)
4.鏡面反射和漫反射。
(1)鏡面反射:能成虛像的反射,入射光線是有規(guī)律的,反射光線仍遵從一定規(guī)律進(jìn)行排序。
(2)漫反射:入射光線是有規(guī)律的,而反射光線是無序的,不能成虛像的反射,但每一條光線都遵從光的反射定律,漫反射是由于兩介質(zhì)的界面不光滑平整而造成的。
5.平面鏡成像。
演示在白紙中央用直尺畫一條直線,然后平放在水平桌面上,在直線的一側(cè)點一個點A,將平面玻璃垂直于紙面且與紙上直線重合放置,將一支蠟燭點燃豎直放在A處,在A點這側(cè)看點燃蠟燭的像。將另一支未點燃的蠟燭放在直線(平面玻璃)的另一側(cè),緩慢移動直至未點燃的蠟燭與點燃的蠟燭的像重合,好像未點燃蠟燭也燃燒起來一樣。在紙上記下未點燃蠟燭的位置。在同學(xué)們都看清楚的前提下,將點燃的蠟燭熄滅。讓同學(xué)討論看到的現(xiàn)象,總結(jié)平面鏡成像的特點。
(1)像:由物發(fā)出(或反射)的光線經(jīng)光具作用為會聚的光線(或發(fā)散的光線)所形成的跟原物“相似”的圖景。這里的“相似”一詞與數(shù)學(xué)的相似含義不完全相同,數(shù)學(xué)中的相似是指對應(yīng)處成相同的比例,而這里的“相似”有時不同對應(yīng)處比例不同。例如哈哈鏡中人的像與人相比相差很大,但仍認(rèn)為是人的像。
(2)實像:是由實際光線會聚而形成??捎醚壑苯佑^察,可在光屏上顯示,具有能量到達(dá)的地方。
(3)虛像:是實際光線的反向延長線會聚而形成,不可在光屏上顯示,只能用眼睛直接觀察。
關(guān)于像的概念讓學(xué)生一定要很清楚,特別是要區(qū)分生活中的“像”的概念。
A.像片是物而不是“像”,畫像和像片具有相同的含義。
B.照相,實質(zhì)上是取得一個與人“相似”的一幅畫片,只不過不是用筆畫,而是通過成像的原理制作就是了。照“相”與長“相”具有相同的含義。
C.“看電影”也有人誤認(rèn)為是“看電像”,在初中就學(xué)過像的概念。但人們在電影院看電影是要看銀幕上的圖景,銀幕上的圖景對于底片(拷貝)來說是像的位置,像呈現(xiàn)在銀幕上,作為物被眼晴看到,若真看“像”應(yīng)眼睛向著放映機看,那是不可能的。
D.“成像是客觀的,觀像是有范圍的”。若電影院銀幕處末放銀幕,放影機放影時,拷貝上的像仍呈在放銀幕處。戴近視鏡的同學(xué)看到的并不是真實的物,而是這些物正立縮小的虛像。
(4)平面鏡成像。
A.平面鏡對光的作用,只改變光的傳播方向,不改變光束的性質(zhì)。即平行光束經(jīng)平面鏡反射仍為平行光束。發(fā)散(會聚)光束經(jīng)平面鏡反射仍為發(fā)散(會聚)光束。
B.平面鏡成像為虛像,作圖時用虛線表示。
C.(將演示實驗中的白紙呈現(xiàn)給學(xué)生,通過作圖,測量得出)像點和物點關(guān)于平面鏡呈面對稱。
6.平面鏡的應(yīng)用。
(1)平面鏡控制光路。
例1已知入射光線及平面鏡的位置,控制反射光線。一束光線與水平成40°角射來,欲使光線沿水平方向傳播,所放平面鏡與水平面成____________角。答案:20°或70°。
解析:題目中只要求反射光線水平,一定要注意可能出現(xiàn)兩種情況。一種是入射光線與反射光線之間的夾角是40°,一種是入射線與反射光線之間的夾角是140°。
例2證明:若入射光線的方向不變,將平面鏡繞入射點轉(zhuǎn)動θ角,則反射光線的方向轉(zhuǎn)動2θ角。
證明:因為平面鏡轉(zhuǎn)動θ角,則法線轉(zhuǎn)動θ角,當(dāng)入射光線不變時,則入射角增加(或減少)θ角,由光的反射定律可知反射光線與法線的夾角也增加(或減少)θ角,則反射光線與入射光線之間的夾角增加(或減少)2θ角,即反射光線轉(zhuǎn)動的角度為2θ角。
若上題改為若入射光線的方向不變,平面鏡繞入射點以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,則反射光線轉(zhuǎn)動的角速度ω′=2ω,。
(2)平面鏡成像的觀察。
例3一人站在湖邊塔樓頂上觀察空中的氣球,已知樓頂離湖面高為H,人高不計。他看空中靜止的氣球時,仰角為30°。他看水中氣球的虛像時,俯角是60°,問氣球靜止在湖面上方,離湖面多高?答案:2H.
解析:幾何光學(xué)的突出特點是幾何作圖。此題作圖的技巧是:先畫一條水平線(在塔樓頂上)AB.A為塔樓頂端,過A點做AS直線且∠SAB=30°。過A點作垂直于AS的直線(用虛線)AS′,且SS′直線(用虛線)要垂直于AB。SS′直線交AB于C點。找到SS′直線的中點O,過O點作SS′的垂線MN,MN交AS′于D點,用實線連接AD,DS,且標(biāo)明AS、AD、DC的光線箭頭。如圖所示,注意箭頭方向不要畫反,A點為觀察者。過A點作MN的垂線交MN于正點。AE即為塔樓高,S′為氣球S的像。SO即為所求h。
由圖可知:
代入數(shù)據(jù)得
。
解得:h=2H
例4圖2中AB表示一直立的平面鏡,是水平放置的米尺(有刻度的一面朝著平面鏡),MN是屏,三者相互平行,屏MN上的ab表示一條豎直的縫(即a、b之間是透光的)。某人眼睛緊貼米尺上的小孔S(其位置見圖),可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度。試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位,并依次寫出作圖的步驟。
解析:
圖3作圖步驟:
①作S點對AB的對稱點S′,S′就是S的像點。
②連接S、a并延長,與AB交于C點。
③連接S′、C并延長,與交于一點,此點就是可看到部位的左端。
④連接S′、b并延長,與交于一點,此點就是可看到部位的右端。
上述順序也可以是②①③④或①④②③。
圖4作圖步驟:
①分別作、Ma、bN對于AB的對稱線、M′a′、b′N′,則就是對于平面鏡AB的像,M′N′是MN對于平面鏡AB的像。
②連接S、a并延長,與交于一點,并作該點對于AB的對稱點,此對稱點在上,是可看到部位的左端。
③連接S、b′并延長,與交于一點,作該點對于AB的對稱點,此對稱點也在上,是可看到部位的右端。
上述順序也可以是①③②。
(3)平面鏡與運動學(xué)的綜合應(yīng)用。
例題略。
(三)課堂小結(jié)
1.平面鏡是一個非常重要的光學(xué)元件,在生活中應(yīng)用也很廣,這部分光學(xué)知識為將來的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。
2.幾何光學(xué)的學(xué)習(xí)要突出幾何作圖,同學(xué)們應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范化的作圖格式進(jìn)行訓(xùn)練,緊緊抓住平面鏡成像特點進(jìn)行思考問題。
五、教學(xué)說明
1.將演示實驗改為分組實驗,效果會更好。但要掌握好教學(xué)時間。
1.平靜的湖面映出岸邊的景物.在這個現(xiàn)象中“平靜的湖面”相當(dāng)于( )
A.凸透鏡 B. 凹透鏡 C. 平面鏡 D. 凹面鏡
2.光使世界絢麗多彩,人們的生活更離不開光。關(guān)于光現(xiàn)象,下列說法錯誤的是
A.用玻璃三棱鏡可以使太陽光發(fā)生色散
B.柳葉呈現(xiàn)綠色是因為它只反射綠光
C.光在銀幕上發(fā)生漫反射時反射角小于入射角
D.家里的穿衣鏡所成的像是正立的虛像
3.(2分)如圖是豐子愷的一幅漫畫,畫中配詩“臨水種桃知有意,一株當(dāng)作兩株看”.其中呈現(xiàn)的光學(xué)現(xiàn)象是()
A.光的直線傳播 B.光的反射 C.光的折射 D.光的色散
4.光的世界是豐富多彩的,關(guān)于以下光現(xiàn)象,說法正確的是()
A. 小孔成像利用了光的反射
B. 游泳池注水后,看上去好像變淺了,這是光的色散
C. 人能看到物體,是因為從人眼發(fā)出的光照到了物體上
D. 太陽光通過棱鏡后被分解成各種顏色的光,這是光的色散
5.炎熱的夏天,樹蔭下比太陽下要涼快得多,人們總喜歡在樹蔭下乘涼.樹蔭的形成是由于()
A.光的折射 B.光的折射 C.光的直線傳播 D.光的色散
16.如圖所示的四幅圖片中,其中一幅所反映的光學(xué)原理與其它三幅不同的是
7.如圖所示的四種光現(xiàn)象中,由于光的反射形成的是()
8.常言道,水火不相容,但用透明冰塊磨制成的一個光學(xué)器件卻可以取火,這個器件相當(dāng)于下面的
A.平面鏡
B.凸面鏡
C.凸透鏡
D.凹透鏡
9.我國經(jīng)常提到的像:①小孔成像②平面鏡成像 ③放大鏡成像 ④電影屏幕上的像 ⑤汽車觀后鏡中的像,其中
A.屬于實像的是①②③
B.屬于虛像的是②③④
C.由于反射而成的像是②⑤
D.由于折射而成的像是①③④
10.每年5月份,我省一些地區(qū)的農(nóng)民都有大量焚燒秸稈的現(xiàn)象。焚燒秸稈所產(chǎn)生的煙霧不僅對空氣質(zhì)量造成了嚴(yán)重的污染,威脅到人的健康,還影響了正常的航空及交通。為了對秸稈焚燒進(jìn)行有效的監(jiān)控和治理,今年省氣象局利用了高科技幫手,通過衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行觀測以及時發(fā)現(xiàn)焚燒源。衛(wèi)星監(jiān)測焚燒源的主要依據(jù)是 ( )
A.對焚燒源進(jìn)行拍照,從照片上直接看到焚燒源
B.監(jiān)測焚燒源產(chǎn)生的煙霧,從煙霧的多少來確定焚燒源
C.監(jiān)測焚燒源的顏色,從遙感照片的顏色來確定焚燒源
D.監(jiān)測焚燒源的溫度,通過捕捉高溫物體發(fā)出的紅外線來確定焚燒源
二、填空題
11.如圖是簡易天文望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu).遠(yuǎn)處的物體經(jīng)過物鏡成一個________________的實像,落在目鏡________________的位置;這個實像經(jīng)過目鏡成一個正立________________像.如果你想制作簡易天文望遠(yuǎn)鏡,沒有現(xiàn)成的透鏡,可以選用合適的________________(選填“近視”或“遠(yuǎn)視”)鏡片來代替.
12.生物課上,同學(xué)們利用顯微鏡觀察洋蔥表皮細(xì)胞時,調(diào)節(jié)反光鏡將洋蔥表皮細(xì)胞照亮,是利用光的________________現(xiàn)象;能夠觀察到洋蔥表皮細(xì)胞清晰的像,是利用光的________________現(xiàn)象,洋蔥表皮細(xì)胞通過物鏡成________________像,此像通過目鏡又成________________像.(后兩空填“虛”或“實”)
13.光在真空中的速度最快,是 km/s,入射光線與平面鏡的夾角是35°,則入射角是 度,入射光線與反射光線的夾角是 度。在生活中經(jīng)常提到的“影”與我們所學(xué)到的光學(xué)知識有關(guān),例如,水中倒影和立竿見影中的“影”,前者是由 形成的,后者是由 形成的。
14.人眼是世界上最精密的________(填“照相機”“幻燈機”或“放大鏡”),晶狀體相當(dāng)于一個凸透鏡,視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏,只有成像在視網(wǎng)膜上才會看清物體。小莉看不清黑板上的字,她向黑板靠近幾步就看清了,說明她是______(填“近視”或“遠(yuǎn)視”)眼。如果小莉仍坐在原位,為了使物體的像剛好落在小莉的視網(wǎng)膜上,她應(yīng)該配戴適當(dāng)度數(shù)的______透鏡制作的眼鏡來矯正視力。
15.紅外線具有_________效應(yīng),紫外線最顯著的性質(zhì)是____________________.對于驗鈔機、電視機遙控器、響尾蛇捕食和醫(yī)院診斷病情用的B超來說,其中屬于紫外線應(yīng)用的是______________。
16.當(dāng)條形碼掃描器照射它時,黑條紋將光________(選填“反射”或“吸收”),白條紋將光________(選填“反射”或“吸收”),再通過電腦解碼就可以獲取考生相關(guān)信息.
三、實驗題
17.下面是曉婷同學(xué)設(shè)計的探究“光的反射定律”和“平面鏡成像特點”的實驗過程.
(1)如圖,為了探究“光的反射定律”,曉婷將一張白紙B放在水平桌面上,將一個平面鏡A垂直白紙放置,用激光手電貼著 (選填“A”或“B”)照射,并記錄下了反射角和入射角的度數(shù)如下表.通過表格中的數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是 .
入射角 15° 30° 60°
反射角 15° 30° 60°
(2)為了探究“平面鏡成像特點”,她將平面鏡換成了 ,并取來了兩個 的蠟燭.在實驗過程中,隨著蠟燭的燃燒變短,蠟燭的像與用來找像的蠟燭 (選填“仍然重合”或“不再重合”),此時所成的像與物大小 (選填“相同”或“不相同”).
18.(4分)小明進(jìn)行“視力的矯正”探究活動,他將自己戴的近視眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間,如圖(甲)在光屏上得到了一個縮小倒立的清晰實像,拿開眼鏡后,光屏上的像變得模糊了.
⑴小明為了使光屏上的像重新變得清晰,在不移動光屏和凸透鏡位置的前提下,他應(yīng)該 (將蠟燭靠近透鏡移動/將蠟燭遠(yuǎn)離透鏡移動),如果他不戴眼鏡看書,應(yīng)該將書 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)眼睛.
⑵如圖(乙)所示的四幅小圖中,正確表示近視眼成像情況的 圖,其矯正做法是 .
四、計算題
19.互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送電子郵件是通過光在光纜中來傳播信息的,若光在光纜中傳播速度為3×108m/s,地球周長約為4×105km,電子郵件在光纜中繞一周大約需多長時間?
五、簡答題
20.如圖為一利用紅外線工作的防盜報警器,其原理是:紅外發(fā)射器發(fā)出一束較強的紅外線,紅外接收器可接收紅外線,當(dāng)盜賊遮擋在AB間,即擋住紅外線,此時紅外接收器無法接收到紅外線,便驅(qū)動喇叭報警,從而達(dá)到防盜的目的.
(1)該原理說明:①紅外線_____(是/不是)沿直線傳播的. ②紅外線_____(能/不能)穿透人體.
(2)紅外線看不見,摸不著,你怎樣才能證明紅外發(fā)射器和接收器間是否有紅外線?
請簡述:_____________________________________________________________參考答案及解析
1.C
【解析】
試題分析:平靜的水面如同平面鏡,岸上的景物在平靜的水面成像,根據(jù)平面鏡成像特點:平面鏡成的是虛像;像與物體大小相等;像與物體到鏡面的距離相等;像與物體的連線與鏡面垂直。所以平面鏡成正立等大的虛像,岸上的景物在平靜的水面成正立等大的虛像。
考點:平面鏡成像
2.C
【解析】
試題分析:A牛頓用玻璃三棱鏡使太陽光分解成七種色光的現(xiàn)象叫光的色散,答案正確,不符合題意。
B不透明的物體只反射與之顏色相同的光,柳葉呈現(xiàn)綠色是因為它只反射綠光,答案正確,不符合題意。
C光在銀幕上發(fā)生漫反射時也遵循光的反射定律反射角等于入射角,答案錯誤,符合題意。
D家里的穿衣鏡所成的像是正立的等大的虛像答案正確,不符合題意。
故選C
考點:光現(xiàn)象
3.B
【解析】
試題分析:詩句“臨水種桃知有意,一株當(dāng)作兩株看”中的“一株當(dāng)作兩株看”是桃樹在水中成像,水中的像和真實的桃樹一共兩株,是平面鏡成像,屬于光的反射現(xiàn)象。正確的選擇是B。
考點:光現(xiàn)象
4.D
【解析】
試題分析:A、小孔成像利用了光的直線傳播,A說法不正確,不符合題意;B、游泳池注水后,看上去好像變淺了,這是光的折射造成的,B說法不正確,不符合題意;C、人能看到物體,是因為物體發(fā)出或者反射的光進(jìn)入了我們的眼睛,C說法不正確,不符合題意;D、太陽光通過棱鏡后被分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的光,這是光的色散現(xiàn)象,D說法正確,符合題意.答案選D.
考點:光直線傳播的應(yīng)用;光的折射;人眼看物體的原理;光的色散
5.C
【解析】
試題分析:光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播,在日常生活中,激光準(zhǔn)直、小孔成像和影子的形成等都表明光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的.太陽光被樹葉遮擋后無法繼續(xù)傳播,在太陽光沒有直接照射到的位置形成了一個相對較暗的區(qū)域,就是大樹的影子,樹蔭是由于光的直線傳播形成的.對照各選項,C符合題意,選填C。
考點:光現(xiàn)象原理
6.C
【解析】
試題分析:A.漁民插魚時,瞄準(zhǔn)下方插魚,是因為光從水中斜射到空氣中發(fā)生折射使人看到偏高的虛像,B.放大鏡是凸透鏡,凸透鏡成像時是光的折射;C.湖中的倒影是光的反射形成的虛像;D.水碗中的筷子看起來折斷了,是光的折射;所以C選項與其他選項光學(xué)原理不同;答案選C.
考點:光的反射;光的折射現(xiàn)象及其應(yīng)用
7.C
【解析】
試題分析:
光的直線傳播、光的反射、光的折射是光的三種現(xiàn)象。此題中的“手影”是光的直線傳播現(xiàn)象,“小孔成像”也是光的直線傳播現(xiàn)象;橋在水中的倒影是光的反射現(xiàn)象;直的花莖“錯位”了是光的折射現(xiàn)象。故選C。
考點:光現(xiàn)象
8. C
【解析】
凸透鏡對光線有會聚作用,凸透鏡的材料可以是玻璃、水、冰或其他透明物質(zhì),盡管材料不同,但對光線都有會聚作用.透明冰塊磨制成一個光學(xué)器件,光線可以透過;可以取火是因為這個光學(xué)透鏡可以會聚光線,凸透鏡又叫會聚透鏡.
9. C
【解析】
①小孔成像是由光的直線傳播形成的實像.
②平面鏡成像是由光的反射形成的虛像.
③放大鏡成像屬于凸透鏡成像,是由光的折射形成的虛像.
④電影銀幕上的像,屬于凸透鏡成像,是由光的折射形成的實像.
⑤汽車觀后鏡中的像,觀后鏡是凸面鏡,所以它成的像是由光的反射形成的虛像.
其中,屬于實像的是①④;屬于虛像的是②③⑤;由于反射而成的像是②⑤;由于折射而成的像是③④.故選C.
10.D
【解析】
試題分析:焚燒秸稈時溫度較高,溫度越高的物體向外輻射的紅外線越強,衛(wèi)星監(jiān)測地球表面的紅外線強度可以有效監(jiān)控和治理。
考點:紅外線的應(yīng)用 11. 倒立、縮小 焦距內(nèi) 虛 遠(yuǎn)視
【解析】
望遠(yuǎn)鏡中物鏡的作用是使遠(yuǎn)處的物體成倒立縮小的實像,這個倒立縮小的實像正好落在目鏡焦距內(nèi)的位置,目鏡的作用相當(dāng)于一個放大鏡,這個實像經(jīng)過目鏡成一個正立虛像,因遠(yuǎn)視眼的鏡片是凸透鏡,所以想制作簡易天文望遠(yuǎn)鏡,沒有現(xiàn)成的透鏡,可以選用合適的遠(yuǎn)視鏡片來代替.
故答案為:倒立、縮小;焦距內(nèi);虛;遠(yuǎn)視.
12. 反射 折射 實 虛
【解析】
(1)顯微鏡視野亮度的調(diào)節(jié):光線強時,用小光圈、平面鏡調(diào)節(jié);光線弱時,用大光圈、凹面鏡調(diào)節(jié).如果在光線條件較差實驗室里使用顯微鏡,應(yīng)該使視野變亮,故用大光圈、凹面鏡調(diào)節(jié);因此調(diào)節(jié)反光鏡將洋蔥表皮細(xì)胞照亮,是利用光的反射現(xiàn)象;
(2)當(dāng)能夠觀察到洋蔥表皮細(xì)胞清晰的像,是利用光的折射現(xiàn)象,洋蔥表皮細(xì)胞通過物鏡成倒立放大的實像,此像通過目鏡又成正立放大的虛像.
故答案為:反射;折射;實;虛.
13.3×105 55 110 光的反射 光的直線傳播
【解析】
試題分析:光在真空中的傳播速度c=3×105 km/s;入射角為入射光線與法線的夾角,入射光線與鏡面夾角35°時,入射角為90°-35°=55°;則反射角為55°,入射光線與反射光線的夾角為110°;水中的倒“影”指物體通過水面所成的像,是光的反射形成的,立竿見影中的“影”指影子,是由于光的直線傳播形成的。
考點:光現(xiàn)象
14.照相機;近視;凹
【解析】
試題分析:人眼中的晶狀體形狀中間厚,邊緣薄,相當(dāng)于凸透鏡.晶狀體把光線會聚到視網(wǎng)膜上,成一個倒立縮小的實像,相當(dāng)于一臺小型的照相機.近視眼的晶狀體把光線會聚在視網(wǎng)膜之前,可以看清近處的物體,但遠(yuǎn)處的物體則看不清.需要佩戴凹透鏡進(jìn)行矯正,利用凹透鏡的發(fā)散作用,把光線的會聚點移到視網(wǎng)膜上,呈現(xiàn)一個清晰的像.故答案為:照相機;近視;凹.
考點:近視眼的成因與矯正辦法;眼睛及其視物原理
15.熱 使熒光物質(zhì)發(fā)光 驗鈔機
【解析】
試題分析:紅外線具有熱效應(yīng),可以用來取暖,例如浴室內(nèi)的紅外線取暖燈.紫外線可以用來驗鈔,它和紅外線的特點是不同的,所以使用范圍也就不同.B超是利用超聲來進(jìn)行工作的.紅外線具有熱效應(yīng),響尾蛇就是通過這一特點來跟蹤食物,進(jìn)行捕食.紫外線可以使熒光物質(zhì)發(fā)光,所以可以用來做驗鈔機.B超是利用超聲波來工作的,和紅外線、紫外線無關(guān).
考點:紅外線、紫外線
16.吸收;反射
【解析】
試題分析:透明物體的顏色是由它透過的色光決定的;它能透過什么顏色的光就呈什么顏色.不透明物體的顏色是由它反射的色光決定的.白色物體反射所有顏色的光,黑色物體吸收所有顏色的光.故黑條紋將光吸收,白條紋將光反射.
考點:物體的顏色
17.(1)B;反射角等于入射角;(2)透明的玻璃板;等大;不再重合;相同
【解析】
試題分析:
(1)探究“光的反射定律”的實驗過程,將一個平面鏡A垂直白紙放置,用激光手電貼著B照射到平面鏡上,則入射光線和其反射光線的徑跡同時在紙板上出現(xiàn).通過表格中的數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是反射角等于入射角;
(2)為了探究“平面鏡成像特點”,她將平面鏡換成了透明的 玻璃板,用透明的玻璃板代替平面鏡,雖然成像不太清晰,但是在物體一側(cè)能看到物體的像,同時還能看到代替物體的另一個物體;
選取兩支完全相同的蠟燭,當(dāng)玻璃板后面的蠟燭和玻璃板前面的蠟燭的像完全重合時,便于比較物像大小關(guān)系.在實驗過程中,隨著蠟燭的燃燒變短,蠟燭的像與用來找像的蠟燭 不再重合,此時所成的像與物大小相同.
考點:光的反射定律,平面鏡成像的特點、原理、現(xiàn)象及其實驗方案
18.(1)將蠟燭靠近透鏡移動 靠近;(2)A、C.
【解析】
試題分析:(1)拿走眼鏡后,就是近視眼:像成在了視網(wǎng)膜的前方,只能看清近處的物體.要想成清晰的像,應(yīng)減小物距.將蠟燭靠近透鏡移動,他不戴眼鏡看書,應(yīng)該將書靠近眼睛.(2)近視眼是由于像成在了視網(wǎng)膜的前方,是A圖,近視要用凹透鏡來矯正,是C圖.
考點:近視眼的形成及配鏡
19.解:
【解析】略
20.(1)①___是 . ②___不能 ;(2) 把溫度計放在紅外線發(fā)生器與接收器之間,觀察溫度計示數(shù)變化,若示數(shù)明顯升高則說明有紅外線,反之則沒有紅外線。(做法合理即可) 。
【解析】
試題分析:紅外線屬于不可見光,在均勻的介質(zhì)中沿直線傳播;根據(jù)題意,可知紅外線是沿直線傳播的;當(dāng)盜賊遮擋在AB間,即擋住紅外線,此時紅外接收器無法接收到紅外線,說明紅外線不能穿透人體;證明紅外線的存在可以通過把溫度計放在紅外線發(fā)生器與接收器之間,觀察溫度計示數(shù)變化,若示數(shù)明顯升高則說明有紅外線,反之則沒有紅外線。
一、平面鏡
1.對平行光線的反射
平行光線射向平面鏡,反射光線仍是平行的并且只射向某一方向。如圖1A、B所示,這種反射叫鏡面反射。
2.對發(fā)散光線的反射
點光源發(fā)出的光線是發(fā)散光線,發(fā)光的小電珠可近似看作點光源,平時被照亮的物體發(fā)生漫射時可以當(dāng)成無數(shù)點光源的組合。發(fā)散光線經(jīng)平面鏡反射后,仍是發(fā)散光線。如圖2所示,正因為是發(fā)散光線所以通過平面鏡看到的反射光線的范圍較廣。物體經(jīng)平面鏡成像的基理源于此。
3.對會聚光線的反射
所謂會聚光線系指光線在行進(jìn)方向相互越來越靠近。譬如平行光線經(jīng)凸透鏡折射后從透鏡射出的光線,物體經(jīng)凸透鏡成實像時,從凸透鏡上出射的光線都是會聚光線。會聚光線經(jīng)平面鏡反射后的反射光線仍是會聚光線。如圖3所示,射向平行鏡的光線不同于物體漫反射的發(fā)散光線,所以會聚光線經(jīng)平面鏡反射后所成的像可以用光屏接收,即顯現(xiàn)實像,這跟物體經(jīng)平面鏡成像的基理不同,概括來說,前者是虛物成實像,后者是實物成虛像。我們教學(xué)中常用的投影儀中平面鏡的成像就是虛物成實像的典型案例。
總之,由于入射光線的類型不同,平面鏡反射光線同步有平行光線、發(fā)散光線、會
聚光線三種,但不論哪種情況,反射光線跟入射光線比較,光線之間“靠近”或“逃離”的程度相同,亦即相鄰兩條光線(或正面延長線)之間的夾角保持不變,表明平面鏡對光線既無會聚作用,也無發(fā)散作用,這跟曲面鏡不同,可見決定反射鏡對光線的作用,不是遵循的反射定律,而是反射面的性質(zhì),至于說成像的情況,反射光線是發(fā)散光線時,成虛像,反射光線是會聚光線時成實像,像的大小沒有變化。如果反射光線是平行光線的話,平面鏡不成像(不論是虛像還是實像)。
二、凸透鏡
凸透鏡對光有會聚作用,但不等于說經(jīng)凸透鏡折射后的光線一定是會聚光線。
1.對平行光線的折射
2.對發(fā)散光線的折射
如將點光源放在凸透鏡焦點外(u>F)、焦點上(u=F)、焦點內(nèi)(u
矯正遠(yuǎn)視眼要配戴凸透鏡,實際上被觀察的物體光經(jīng)凸透鏡成虛像,其光路就是圖5C,由于出射光線的發(fā)散程度降低(相當(dāng)增加物距),使圖5C中出射光線經(jīng)晶狀體折射后成像于視網(wǎng)膜上。
3.透鏡對會聚光線的折射
會聚光線經(jīng)凸透鏡折射后,折射光線仍是會聚光線,如圖6所示。出射光線的會聚程度較入射光線為大,成像過程為虛物成實像。近視眼患者戴上凸透鏡的眼鏡看不清遠(yuǎn)處景物,可以從圖6見端倪。
三、凹透鏡
凹透鏡對光有發(fā)散作用,但也不等于說經(jīng)凹透鏡折射的光線一定是發(fā)散光線。
1.對平行光線的折射
2.對發(fā)散光線的折射
點光源發(fā)出的發(fā)散光線經(jīng)凹透鏡的折射后是發(fā)散程度更大的發(fā)散光線(相鄰兩束光線夾角增大),不論點光源的物距長短如何,都是這個結(jié)果。如圖8所示。所以物體經(jīng)凹透鏡或正立的縮小的虛像(在圖8中僅能看到像距小于物距,像是虛像,正立的縮小的特征不能表示出)。矯正近視要配戴凹透鏡,實際上是被觀察的物體,光經(jīng)凹透鏡成的虛像,使其離晶狀體的距離比實際的物體為近,該虛像經(jīng)晶狀體成實像于視網(wǎng)膜上。
3.對會聚光線的折射
根據(jù)會聚光線會聚程度的不同,又可分為三種情況。(1)會聚光線的延長線相交于凹透鏡焦點時,折射光線為平行光線。(2)會聚光線的延長線相交于虛焦點以內(nèi)
的一點時,折射光線為會聚光線。(3)會聚光線的延長線相交于虛焦點以外的一點時,折射光線為發(fā)散光線。這三種情況分別如圖9中A、B、C所示。然而可以肯定的是,由于凹透鏡的發(fā)散作用,出射光線的會聚程度都較入射光線的會聚程度變小,即較前遠(yuǎn)離了主光軸。
本案例的第三種情況早在1609年就應(yīng)用于伽利略自制的望遠(yuǎn)鏡(蘇科版8年級上冊物理第四章第四節(jié)作了介紹),遠(yuǎn)處物體射來的光線便經(jīng)物鏡(凸透鏡)成像后的會聚光線經(jīng)目鏡(凹透鏡)折射后成發(fā)散光線,最后成正立的虛像,像較物變近了,看上去大了、清晰了。
需要強調(diào)的是光路可逆原理適用于光發(fā)生反射或折射的全過程,本文中各附圖都可將出射光線的箭頭調(diào)節(jié)調(diào)向變成入射光線,將原入射光線的箭頭調(diào)向就成新的
入射光線。尤其要注意圖2跟圖3,圖4A跟圖5B,圖5C跟圖6,圖7跟圖9A,圖8跟圖9B,它們的“基圖”是同宗的。
總之,我們要辯證地分析平面鏡對光線無聚散作用,凸透鏡對光的會聚作用,凹透鏡對光的發(fā)散作用,要將出射光線跟入射光線作對比才能正確得出結(jié)論,不能只看表面不看實質(zhì),將會聚作用與會聚光線,發(fā)散作用與發(fā)散光線混為一談。同時實像一定由會聚光線形成,可以用光屏接收再用眼睛觀察,虛像由發(fā)散光線形成,可以用眼睛觀察,平行光線不能成像。除了實物成像外,還有虛物成像,所謂虛
[關(guān)鍵詞]光干涉甲烷測定器;干涉條紋;常見問題
中圖分類號:TH744.45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)17-0338-01
光干涉甲烷測定器是氣體成分定量分析的攜帶式儀器,也是一種光學(xué)儀器,每天都在煤礦井下使用,井下條件十分惡劣,因其使用頻繁,儀器很容易被振動和碰撞,保養(yǎng)不善,易出故障。結(jié)合近幾年的工作經(jīng)驗淺談一下光干涉甲烷y定器的干涉條紋常見故障及維修。為便于對該儀器在使用中存在問題的分析與處理,必須了解儀器的光學(xué)系統(tǒng),它的光學(xué)系統(tǒng)如圖1:
由光源1發(fā)出的光線經(jīng)聚光鏡2和狹縫3到達(dá)平面鏡4,再經(jīng)平面鏡的反射與折射通過空氣室5和甲烷室6產(chǎn)生干涉條紋,最后經(jīng)由折射棱鏡7與反射棱鏡8通過物鏡9,最后進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)10,在分劃板上產(chǎn)生清晰明亮的干涉條紋。
在實際維修和使用中,理解測定器光干涉的原理、傳播的線路,對于日常工作的開展,能起到積極有效的作用。
一、光干涉條紋間距變化的產(chǎn)生
在測定器的內(nèi)部靠近光源的位置,有一塊光學(xué)元件平面鏡,這塊平面鏡我們通常稱為平行玻璃,平面鏡與其配套的底座固定在儀器本體上,光線通過聚光鏡后以45°的交角射向平面鏡,同時使鏡身向后傾斜約55′利用光的反射和折射原理產(chǎn)生兩條平行光束,達(dá)到光干涉的條件。
干涉條紋間距的寬度與平行光束的間距d、屏與狹縫的距離L有關(guān),距離L默認(rèn)為不變化;間距d會根據(jù)傾斜角55′的改變而變化,為使條紋間距寬度達(dá)到要求,平面鏡不得移動,一旦移動將使交角45°和傾斜角55′改變,光線反射后不能進(jìn)入氣室或造成干涉條紋消失或干涉條紋寬窄發(fā)生變化。當(dāng)平面鏡體和底座與儀器本體的傾角遠(yuǎn)小于55′時,這時對甲烷氣室加壓,條紋間距變寬,無法讀數(shù)。如果傾角遠(yuǎn)大于55′時,則條紋間距變窄,加壓則與前面相反,合理地減小或增大底座與本體的傾角,可調(diào)整條紋間距的寬度。
二、干涉條紋間距大小的確定
取量程為(0~10%)且氣室長度=120mm的甲烷測定器為例,在20℃、101325Pa時,可見光平均波長為0.00058mm,甲烷氣體折射率為1.000412,空氣折射率為1.000274,帶入公式(1)和(2)中,可知當(dāng)k分別取……時,如將第一條干涉條紋(第一條亮紋)對準(zhǔn)光干涉甲烷測定器分劃板中的零刻度線,則第二條干涉條紋對應(yīng)甲烷含量為1.75%的刻度線,第三條干涉條紋對應(yīng)甲烷含量為3.50%的刻度線,第四條干涉條紋對應(yīng)甲烷含量為5.25%的刻度線,第五條干涉條紋對應(yīng)甲烷含量為7.00%的刻度線。
在調(diào)校量程為(0~10%)測定器的基本誤差時,可參照上述原理,將第一條干涉條紋調(diào)至與分劃板零位刻度線重合,如第五條干涉條紋與7.00%的甲烷含量刻度線重合,則確定其示值誤差合格。
三、干涉條紋常見問題處理
通過對測定器光干涉原理分析理解,在調(diào)校光路過程中,干涉條紋在加壓后出現(xiàn)條紋向相反方向移動,則可判定平面鏡傾斜角向前,調(diào)整平面鏡傾斜角即可解決。改正條紋的傾斜可將折光棱鏡繞大面的法線旋轉(zhuǎn),因棱鏡的旋轉(zhuǎn),使兩條出射光線不但改變水平方向的分離量,同時亦改變了垂直方向的分離量,因而不但條紋的傾斜發(fā)生變化,亦改變了條紋的寬度。在修理條紋傾斜的儀器時,實際可以修磨折光棱鏡座的底面左、右方向磨),這樣可使棱鏡繞大面法線旋轉(zhuǎn)。然后再修磨平面鏡底座調(diào)正條紋寬度即可。
分劃板上成像不清晰或干涉條紋間的寬窄不符合要求,調(diào)節(jié)物鏡的前后位置改變成像距離L可在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)光干涉條紋之間的寬窄,向光來的方向移動可以使條紋間距變寬,反之移動條紋間距變窄,同時成像清晰度改變。
當(dāng)氣樣室加壓后,干涉條紋顯得很不清晰,條紋顏色變成灰黃,亮度也明顯下降。出現(xiàn)這種情況有以下原因:(1)折光棱鏡座平行度不好;(2)平面鏡平行度不好,折光棱鏡90°不好;(3)光源燈泡表面不好;(4)氣室底墊高度不合適。根據(jù)上述原因可以逐項排除并由簡到繁的進(jìn)行,找出具體原因后,可更換零件。氣室底墊高度不合適,如果底墊高,可在平臺上用水磨砂紙將它磨到合適為止或更換新氣室,如底墊低更換氣室即可。
通過對光干涉甲烷測定器原理的分析,能幫助我們解決有時難以處理但實際較常出現(xiàn)的問題,這些問題的處理,確保了測定器調(diào)校工作的順利完成。
四、結(jié)語
綜上所述,以上關(guān)于光干涉式甲烷測定器干涉條紋的基本概念,以及方法,是根據(jù)實踐經(jīng)驗得出,并且操作簡便、快速,是處理干涉條紋出現(xiàn)各種問題的有效解決方法。保證光干涉式甲烷測定器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,才能確保煤礦及時采取合適的方案應(yīng)對瓦斯,保證礦井安全生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)
1.提出問題;平面鏡成的是實像還是虛像?是放大的還是縮小的像?所成的像的位置是在什么地方?
2.猜想與假設(shè);平面鏡成的是虛像.像的大小與物的大小相等.像與物分別是在平面鏡的兩側(cè).
3.制定計劃與設(shè)計方案;實驗原理是光的反射規(guī)律.
所需器材;蠟燭(兩只),平面鏡(能透光的),刻度尺,白紙,火柴,
實驗步驟;一,在桌面上平鋪一張16開的白紙,在白紙的中線上用鉛筆畫上一條直線,把平面鏡垂直立在這條直線上.
二.在平面鏡的一側(cè)點燃蠟燭,從這一側(cè)可以看到平面鏡中所成的點燃蠟燭的像,用不透光的紙遮擋平面鏡的背面,發(fā)現(xiàn)像仍然存在,說明光線并沒有透過平面鏡,因而證明平面鏡背后所成的像并不是實際光線的會聚,是虛像.三.拿下遮光紙,在平面鏡的背后放上一只未點燃的蠟燭,當(dāng)所放蠟燭大小高度與點燃蠟燭的高度相等時,可以看到背后未點燃蠟燭也好像被點燃了.說明背后所成像的大小與物體的大小相等.
四.用鉛筆分別記下點燃蠟燭與未點燃蠟燭的位置,移開平面鏡和蠟燭,用刻度尺分別量出白紙上所作的記號,量出點燃蠟燭到平面鏡的距離和未點燃蠟燭(即像)到平面鏡的距離.比較兩個距離的大小.發(fā)現(xiàn)是相等的.
關(guān)鍵詞:平面鏡成像 科學(xué)探究 點撥指導(dǎo)
中圖分類號:G63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(c)-0110-01
實施新課程以來,科學(xué)探究被納入課程標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容,既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),也是重要的教學(xué)方式,得到一線教師的高度重視和認(rèn)可。但很長一段時間以來,也確實遇到諸多問題,常常感到困惑。比如:教學(xué)器材不足;實驗探究影響教學(xué)進(jìn)度;能否用多媒體取代探究實驗等等。其中我感覺最大的問題還是對學(xué)生進(jìn)行實驗時的組織和管理,即如何指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究,提高探究效果?下面我以《平面鏡成像》一課為例,說明我在指導(dǎo)學(xué)生探究實驗時的一些思路和做法,與同行交流。
本節(jié)的重點內(nèi)容是通過科學(xué)探究了解平面鏡成像特點,難點是了解平面鏡成像的原理,知道平面鏡所成的像是虛像。為了突出重點,突破難點,我這樣設(shè)計本節(jié)教學(xué)流程。
1 引入新課
出示一面較大的鏡子,和同學(xué)們一起玩“照鏡子”的游戲,邊游戲,邊說明:我們經(jīng)常照鏡子,在鏡子中會看到一個一模一樣的自己。鏡子中的“自己”是我們的像,那么平面鏡成像有什么特點?為什么會成像?本節(jié)課我們一起來進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。這樣設(shè)計目的是:由學(xué)生熟知的生活現(xiàn)象入手,讓他們感受到物理知識就在身邊,激發(fā)他們的探索興趣,明確學(xué)習(xí)任務(wù)。
2 組織探究
組織探究不等于直接放手讓學(xué)生操作。而是由問題入手,讓學(xué)生明確探究目的,理清基本探究思路。具體環(huán)節(jié)如下。
2.1 提出問題
根據(jù)剛才我們照鏡子的感受及生活經(jīng)驗,你發(fā)現(xiàn)平面鏡成像的大小、位置跟物體的大小、位置變化有什么關(guān)系呢?
2.2 學(xué)生經(jīng)過討論、歸納提出猜想
(1)像與物左右相反;(2)物體離平面鏡越近像越大;(3)像與物到平面鏡的距離相等。
大家的猜想豐富多彩,教師及時給予鼓勵并說明:由于時間所限,本節(jié)我們主要探究平面鏡所成的像與物到鏡面的距離關(guān)系;像與物的大小關(guān)系,使學(xué)生明確探究目標(biāo)。
2.3 設(shè)計實驗
圍繞探究目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案。實驗器材:平面鏡,兩支相同的蠟燭,火柴,玻璃板,刻度尺,白紙。然后師生共同討論器材的作用及選擇:(1)既有玻璃板又有平面鏡,選擇哪一個?(2)兩支相同的蠟燭有什么作用?(3)學(xué)生帶著這些問題閱讀教材,明確以下問題:第一,如何確定像的位置?把一支點燃的蠟燭放在玻璃板的前面,再拿另一支未點燃的蠟燭放在成像的位置,直到看上去與像完全重合,這個位置就是像的位置。第二,怎樣判斷后面的蠟燭與像已經(jīng)完全重合?在玻璃板的前面左右移動頭部,直到從不同位置看起來后面的蠟燭和像完全重合為止。在學(xué)生閱讀過程中會獨立解決這些問題。第三,實驗時,為什么要用玻璃板而不用平面鏡?教師提示學(xué)生動手操作,分別去確定平面鏡和玻璃板中像的位置。實驗過程中學(xué)生會發(fā)現(xiàn),看不到平面鏡后面的蠟燭,無法知道它是否與像完全重合,所以不用平面鏡。而使用玻璃板成像時,可以看到后面的蠟燭是否與像完全重合,所以使用玻璃板。第四,引導(dǎo)學(xué)生:多次實驗,使結(jié)論具有普遍性,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。
通過討論,歸納出基本操作步驟。
2.4 進(jìn)行實驗
實驗前教師應(yīng)強調(diào)操作要領(lǐng):玻璃板一定要豎直放置,且注意輕拿輕放?;咎骄浚罕WC大多數(shù)學(xué)生都能自主完成:確定像的位置;觀察像的大?。粶y量像與物到鏡面的距離。教師要注意巡視,隨時發(fā)現(xiàn)操作中存在的問題,并及時糾正。也可能會發(fā)現(xiàn)一些有創(chuàng)新性的操作,要給予鼓勵,并在評估交流中向大家進(jìn)行推薦,討論,培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新性思維。展示各學(xué)生小組的實驗記錄和數(shù)據(jù),各小組派代表分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。即:(1)像與物大小相同,像與物到鏡面距離相等,像與物的連線與鏡面垂直。(2)深入探究:關(guān)于虛像的認(rèn)識:觀察到像后,在鏡子后面放一張白紙,紙上會出現(xiàn)物體的像嗎?這種不能用白紙(相當(dāng)于光屏)來呈接的像我們稱之為虛像,先讓學(xué)生對虛像有初步的認(rèn)識。
2.5 歸納實驗結(jié)論
像與物大小相同,像與物到鏡面距離相等,像與物的連線與鏡面垂直,平面鏡所成的像是虛像。
2.6 交流評估
你在實驗中遇到哪些問題?鼓勵有創(chuàng)意的實驗操作。
3 課后反思
長期以來,實驗教學(xué)最令我們頭痛的問題是:學(xué)生實驗時由于好奇和興奮,總是急于操作,常常忽略很重要的細(xì)節(jié)問題,導(dǎo)致實驗?zāi)康牟幻鞔_,過程不順利,表面熱熱鬧鬧,吵吵嚷嚷,實際收獲甚少,也給教學(xué)組織和管理造成障礙,導(dǎo)致有的教師畏懼探究實驗,用演示代替分組探究,或用多媒體課件進(jìn)行模擬實驗,這樣做違背了新課標(biāo)的初衷,與新課程改革背道而馳。
為避免以上問題,提高實驗探究的有效性,我認(rèn)為可以采取以下措施。
3.1 精心設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)
從教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)入手,思考課堂上需要提出哪些問題引導(dǎo)學(xué)生思考?如探究物質(zhì)種類與吸收熱量的關(guān)系實驗,教師提出:所選用的兩杯液體應(yīng)滿足什么條件?實驗中應(yīng)觀察比較的是什么?這樣有利于啟發(fā)學(xué)生思考,使他們明確選擇器材的理由,實驗操作的方法及原因,從而培養(yǎng)學(xué)生良好的思維和實驗習(xí)慣。
引導(dǎo)學(xué)生充分討論,大膽猜想:提出問題之后,引導(dǎo)學(xué)生合理猜想,但猜想不是一帶而過,可有可無,要對學(xué)生的猜想充分歸類,篩選,使他們弄清楚哪些猜想與提出問題緊密相關(guān),怎樣圍繞問題進(jìn)行猜想。這些都在引導(dǎo)學(xué)生形成正確的思維方式,也為后面的實驗操作提供明確的思路,提高探究效率。
保證足夠時間,充分思考:實驗過程不僅是動手操作的過程,更重要的要動腦思考,不要忙于完成實驗操作,急于得出結(jié)論,而要引導(dǎo)學(xué)生明確每一步的意義及相互關(guān)系,促進(jìn)學(xué)生形成良好的思維習(xí)慣,總結(jié)實驗方法。
3.2 點撥到位,保證實驗效果
實驗過程中,學(xué)生難免會遇到各種各樣的問題,教師應(yīng)巡視了解他們操作情況,針對問題及時點撥,使他們明確存在偏差的原因,及時調(diào)整,而不是絕對放手,毫無目的地進(jìn)行無意義的探究。
3.3 循序漸進(jìn),以培養(yǎng)能力為最終目標(biāo)
科學(xué)探究是一個循序漸進(jìn)的過程,要根據(jù)學(xué)生的年齡特點,生活經(jīng)驗,學(xué)習(xí)能力及思維基礎(chǔ),努力培養(yǎng)他們的科學(xué)態(tài)度,創(chuàng)新精神,養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣,使他們更多地體驗到科探究的樂趣,增強學(xué)習(xí)興趣。因此,我們在教學(xué)中不斷總結(jié),不斷反思,轉(zhuǎn)變觀念,糾正教學(xué)中的偏差,完善實驗教學(xué),提高教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:遷移;光學(xué);幻燈機;凸透鏡;平面鏡;參照物
遷移,即一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響,它廣泛地存在于知識、技能、態(tài)度和行為規(guī)范的學(xué)習(xí)中??茖W(xué)教育應(yīng)注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程中對已有知識的遷移,拓展思維深度、提升思想高度、延伸思維廣度、增加思維速度。下面是我在教學(xué)中針對學(xué)生的問題應(yīng)用知識遷移來解決的兩個實例。
實例1:
我們知道,平面鏡成像是光的反射形成的虛像,反射光線是發(fā)散的,并不會聚,其反向延長線通過像點;而如果物體處于凸透鏡的一倍焦距和兩倍焦距之間時成倒立、放大的實像,折射光線是會聚的。學(xué)生問過我這么一個問題:“幻燈機的結(jié)構(gòu)中既有凸透鏡又有平面鏡,光線先經(jīng)過凸透鏡的折射再經(jīng)過平面鏡反射后是否能會聚呢?”當(dāng)然,事實上是會聚的,否則不可能呈現(xiàn)在光屏上,但又如何解釋呢?下面這道題目可以給我們一點啟示。
例.如圖1a、b、c三條光線會聚于P點,若在a、b、c相交P點之前任意放一平面鏡,則( )
A.三條反射光線可能相交于一點,也可能不相交于一點
B.三條反射光線一定不會相交于一點
C.三條反射光線一定相交于一點
D.三條反射光線的延長線相交于鏡后的一點
此題通常采用如下思路解決:若平面鏡前有一點光源S,發(fā)出光線經(jīng)平面鏡反射,其反射光線反向延長線通過像點S′(如圖2)。那么,根據(jù)光路的可逆性原理,射向P點的光線,經(jīng)平面鏡反射其反射光線一定交于一點(如圖3)。
運用上題思路可以解決幻燈機的問題:
遷移:現(xiàn)有一點光源A處于凸透鏡一倍兩倍焦距之間時,它所發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡折射后在兩倍焦距外聚焦于一點A′(如圖4),根據(jù)上述結(jié)論,在折射光線相交前放置一塊平面鏡反射,其反射光線也一定聚焦于一點(如圖5)。
這樣我們就可以解釋幻燈機中光線先經(jīng)過凸透鏡折射再經(jīng)過平面鏡反射后能夠會聚成實像。
實例2:
例.在利用光具座做“研究凸透鏡成像”的實驗時,某同學(xué)只能在光屏下邊緣看到一個殘缺的像,如果不改變凸透鏡和光屏的位置,只移動燭焰,欲使像移到光屏的中央,應(yīng)將燭焰向____移。
凸透鏡成實像時,像是倒立的,所以當(dāng)燭焰的像成在光屏下邊緣時,將燭焰向下調(diào)節(jié),燭焰的像向上移,能移到光屏的中央。
深入思考一下,要將像移到光屏中央,除了將燭焰向下調(diào)節(jié)之外還有哪些方法呢?還可以調(diào)節(jié)光屏或者凸透鏡,那么如何調(diào)節(jié)凸透鏡呢,向上調(diào)節(jié)還是向下調(diào)節(jié)?我們可以看到,當(dāng)凸透鏡向上移動時,點光源S所成的實像S′向上移動(如圖6)。
所以向上調(diào)節(jié)凸透鏡也能將像移動到光屏中央。不過,對于這個問題我們還可以換個角度思考。
遷移:保持凸透鏡和光屏不動,向下調(diào)節(jié)燭焰可將燭焰的像向上移動到光屏中央,相當(dāng)于以燭焰為參照物,向上調(diào)節(jié)凸透鏡,所以當(dāng)燭焰不動,向上調(diào)節(jié)凸透鏡也能將像移動到光屏中央。
這樣,通過把力學(xué)中參照物的概念遷移到凸透鏡成像的學(xué)習(xí)中,就將調(diào)節(jié)燭焰和調(diào)節(jié)凸透鏡這兩種方法聯(lián)系起來了,這兩種方法在本質(zhì)上是相同的。運用類似的思想方法還可輕松解決下題。
例.在凸透鏡主軸上的一物點P,物距大于焦距,如果沿直徑對稱切除透鏡很小一部分,如圖7所示,再把上下半截透鏡向原主軸位置合攏,則成像情況和原來相比
( )
A.相同
B.成兩個像,上半截透鏡A成像點上移,下半截透鏡B成像點下移
C.不能成像
D.成兩個像,上半截透鏡A成像點下移,下半截透鏡B成像點上移
一、根據(jù)光的直線傳播規(guī)律作圖
例1 如圖1所示,某同學(xué)用兩個硬紙筒探究小孔成像.請在圖1中作出蠟燭AB在屏上所成的像A′B′(要求標(biāo)出A′、B′).
分析 由于小孔成像是光在空氣中沿直線傳播形成的,所以根據(jù)光的直線傳播知識可作出小孔成像的光路圖.
步驟 (1)連接AO和BO分別交屏于點A′和點B′;(2)然后連接A′B′,即為蠟燭AB在屏上所成的像A′B′.
答案 如圖2所示.
點撥 由于光在同一種均勻介質(zhì)中傳播的方向是直的,所以逆著光的傳播方向可以確定發(fā)光位置;順著光的傳播方向可以確定被光照亮的范圍或光斑大?。划?dāng)光的傳播受阻后,利用光的直線傳播特性可以確定“影”的長短或區(qū)域.
二、根據(jù)光的反射定律作圖
例2 如圖3所示,有束入射光線AO經(jīng)平面鏡反射后沿OB的方向射出,請作出平面鏡的位置.
分析 根據(jù)光的反射定律可知,反射角等于入射角,故反射光線與入射光線的夾角的平分線是法線的位置,再過入射點作出法線的垂線,就是平面鏡所在的位置.
步驟 (1)先作出反射光線與入射光線的夾角∠AOB的平分線OE;(2)然后再過入射點O作法線OE的垂線,即為平面鏡的位置.
答案 如圖4所示.
點撥 根據(jù)反射定律作圖時首先得理解定律內(nèi)容,完成的圖中應(yīng)包括反射面、入射點、法線、入射光線及反射光線等基本作圖元素,且入射光線與反射光線關(guān)于法線是對稱的,只是所標(biāo)注的表示光線傳播方向的箭頭指向有所不同.需要注意的是此種方法作圖所用線條種類較多:用帶箭頭的實線表示入射光線或反射光線,用虛線表示法線,實線(一旁標(biāo)上短斜平行線)表示反射面.
三、根據(jù)平面鏡成像特點作圖
例3 如圖5所示,一圓形蓄水池裝滿水,水面與地面相平,在池的中心正上方B處懸掛著一盞燈,一人站在岸邊,設(shè)A處為人眼,作出燈發(fā)出的光經(jīng)水面反射后進(jìn)入人眼的反射光線.(保留輔助線)
分析 題中沒有一條光線,乍看無從下手.其實,假如我們在A點向平靜的水面(相當(dāng)于平面鏡)觀察,就會感覺到光是由水面(平面鏡)下的光源沿直線射出來的.所以根據(jù)平面鏡成像特點,可先找到光源在鏡中的虛像,由此虛光源“射出的光”總有一根是過A點的,這就方便地確定了由光源B射出,過A點的反射光線.
步驟 (1)過光源B點作關(guān)于水面的對稱點B′(即像點);(2)連接B′A,交水面于O點,再連接BO,標(biāo)上箭頭,即作出相應(yīng)的反射光線和入射光線.
答案 如圖6所示.
例4 在圖7中,根據(jù)平面鏡成像特點,畫出物體MN的像M′N′.
分析 平面鏡成像的特點是像與物到平面鏡的距離相等,像與物的連線與鏡面垂直,像與物大小相等、左右相反,即像與物關(guān)于平面鏡對稱.根據(jù)平面鏡成像的對稱性,作出兩個端點M、N的像點,連接像點即為物體MN在平面鏡中的像.
步驟 (1)作端點M關(guān)于平面鏡的對稱點M′即為像點;(2)作端點N關(guān)于平面鏡的對稱點N′即為像點;(3)連結(jié)M′N′,即為物體MN在平面鏡中所成的像.
答案 如圖8所示.
點撥 平面鏡成像作圖的方法是根據(jù)平面鏡成像特點進(jìn)行的.由于像與物關(guān)于平面鏡是對稱的,所以可以通過對稱作圖的方法確定物體在平面鏡中所成虛像的位置.需要注意的是此種方法作圖不涉及任何光線,所以作圖所用線條都不帶箭頭,有時在虛像上標(biāo)注的箭頭僅為了表示像與物的正、倒關(guān)系;此外為區(qū)分像的虛實,規(guī)定用虛線表示虛像.
四、根據(jù)光的折射規(guī)律作圖
例5 如圖9所示,一束光射向一塊玻璃磚,畫出這束光線進(jìn)入玻璃磚和離開玻璃磚后的徑跡(注意標(biāo)出法線).
分析 入射光線AO通過玻璃磚在玻璃磚的上、下兩個表面都會發(fā)生折射.由于玻璃磚的上下表面是平行的,因此圖10中的∠2=∠3,即光由空氣斜射入玻璃磚時的折射角(∠2)等于光由玻璃磚斜射入空氣時的入射角(∠3).根據(jù)光路的可逆性可知,此時光由玻璃磚斜射入空氣的折射角(∠4)應(yīng)等于光由空氣斜射入玻璃磚時的入射角(∠1),即最終的折射光線O′B應(yīng)平行于原入射光線AO.
步驟 (1)根據(jù)入射光線AO確定入射點O;(2)過入射點O作玻璃表面的垂線即法線NN′;(3)根據(jù)光從空氣斜射入玻璃中時折射角小于入射角,作出折射光線OO′;(4)由光線OO′斜射入空氣中確定入射點O′;(5)過入射點O′作玻璃表面的垂線即法線MM′;(6)作平行與原入射光線AO的光線O′B,即為最終的折射光線.
答案 如圖10所示.
例6 如圖11所示,暗室內(nèi)有一盛水的水槽,水槽上方一激光束入射到平面鏡(圖中未畫出)上的O點,光束經(jīng)平面鏡反射后照射到水槽中的B點.請畫出平面鏡并作出光從O點傳播到B點的光路圖.
分析 根據(jù)光從空氣斜射入水中,折射光線偏向法線方向,折射角小于入射角,在水所成的虛像在物體的上方,連接虛像與反射點,從而確定光從空氣斜射入水中時的入射點.再根據(jù)反射光線和入射光線的夾角平分線可畫出法線,然后由法線垂直于平面鏡,來確定平面鏡的位置.
步驟 (1)在B點的正上方找一點B′,連接OB′與界面的交點,即為反射光線射到水面的入射點D;(2)作∠COD的角平分線即為法線,然后作法線的垂線即為平面鏡的位置,連接DB即為光從O點傳播到B點的光路圖.
答案 如圖12所示.
點撥 根據(jù)光的折射規(guī)律作光的折射光路圖時,應(yīng)先在入射點作出法線(虛線),然后根據(jù)折射角與入射角的關(guān)系作出入射光線或折射光線.當(dāng)光發(fā)生折射時,注意是處于空氣中的那個角度較大.
五、根據(jù)透鏡對光的作用作圖
例7 如圖13所示,SA、SB是光源S發(fā)出的兩條光線.其中SA平行于主光軸,SB過左焦點,請畫出這兩條光線通過凸透鏡后的出射光線(注意標(biāo)出箭頭方向).
分析 本題是依據(jù)凸透鏡對光線的作用作圖.關(guān)于凸透鏡的作圖主要抓住三條特殊光線:①平行于主光軸的光線折射后會聚于焦點;②通過光心的光線傳播方向不改變;③通過焦點的光線折射后平行于主光軸射出.
步驟 (1)作平行于主光軸的光線SA經(jīng)過凸透鏡折射后會聚于焦點F;(2)通過焦點F的光線SB經(jīng)過凸透鏡折射后平行于主光軸射出.
答案 如圖14所示.
例8 如圖15所示,作出光線通過凹透鏡的光路(保留必要的作圖痕跡).
分析 本題是依據(jù)凹透鏡對光線的作用作圖.關(guān)于凹透鏡的作圖主要抓住三條特殊光線:①平行于主光軸的光線折射后其反向延長線通過虛焦點;②射向另一側(cè)虛焦點的光線平行于主光軸射出;③通過光心的光線傳播方向不變.
步驟 入射光線平行于主光軸,則經(jīng)凹透鏡折射后折射光線反向延長通過虛焦點F.
答案 如圖16所示.
點撥 在作透過透鏡的三條特殊光線作圖的規(guī)律是:過光心的光線傳播方向不變;平行于主軸的光線經(jīng)凸(或凹)透鏡后過實焦點(或虛焦點);過實焦點(或另一側(cè)虛焦點)的光線經(jīng)凸(或凹)透鏡后平行于主軸.
五、根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律作圖
例9 如圖17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(jù)凸透鏡成像原理確定凸透鏡的位置及其焦點,并將它們畫出來.
分析 因為經(jīng)過光心的光線,經(jīng)凸透鏡折射后,不改變方向,可連接物和像與主光軸的交點即為凸透鏡的光心位置.由于平行于主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡折射后會聚于凸透鏡的焦點,依據(jù)此規(guī)律可作出焦點.
步驟 (1)連接燭焰頂端C和燭焰頂端的像D與主光軸MN的交點O即為光心;(2)在光心O的位置作出凸透鏡的位置;(3)然后過燭焰頂端C做平行于主軸的光線CB交凸透鏡于B,連接BD交主光軸MN于F點,F(xiàn)點即為凸透鏡的焦點.
答案 如圖18所示.
例10 如圖19所示,CC′為凸透鏡的主光軸,S′為點光源S的像,用作圖法確定凸透鏡的位置和凸透鏡的焦點.(作出一個焦點即可)
分析 虛像是由折射光線的反向延長線相交而成的,由S發(fā)出的經(jīng)過光心的光線也不例外.所以,S′S連線與主光軸的交點就是凸透鏡的光心,從而確定凸透鏡的位置.而平行于主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡折射后會聚于凸透鏡的焦點,依據(jù)此規(guī)律可作出焦點.
步驟 (1)將S′S連接并延長與主光軸相交于凸透鏡的光心O點,作出凸透鏡;(2)從S點作出與主光軸平行的入射光線交凸透鏡于E點,連接S′E并延長與主光軸相交于點F,即為凸透鏡的焦點.