大家好!今天这篇文章是物理笔记整理的第九课,关于透镜成像及应用基础。
一、研究透镜成像的方法
(1)像的三个特点
要想知道一个透镜的成像特点,即是要弄清楚三个问题∶
1)成的像是实像还是虚像,即像的虚实问题;
2)像相对于物而言,是放大还是缩小了,即像的缩放问题;
3)经过透镜成的像,是正立的还是倒立的,即像的正倒问题。
为方便后面的叙述,引入两个物理量∶
物距∶物体到透镜的距离,用u表示;
像距∶像到透镜的距离,用γ来表示;
加上之前学过的焦距f,总共三个物理量,研究透镜成像问题,就是分析这三者的大小关系问题。
如图,在实验室中,我们常把物体(点燃的蜡烛)、凸透镜、光屏组装到光具座上。
光具座由导轨、滑座等部分构成,光具座上有标尺。要注意的是∶
(1)可利用标尺求出物距和像距;
(2)共轴调节——为保证成像在光屏的中央,烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心三者都应在透镜的主光轴上,并且在同一高度。
实验时,改变物距u,然后调节光屏到凸透镜的距离,直到能在光屏上出现清晰的像为止(当然,这是指能在光屏上成像时而言)。
通过实验,可以总结出透镜成像与三个物理量之间的关系:
为了方便记忆,我们可以把透镜成像的特点归纳为口诀∶实像倒,位异侧;虚像正,位同侧;1倍焦距分虚实,2倍焦距分大小;物体移向凸透镜,实像变远且变大,虚像变近且变小。
二、照相机和幻灯机
1)照相机
照相机的镜头很小,镜头的焦距也很小,因此照相时,拍摄的景物都在两倍焦距之外,即u2f。
2)幻灯机
当物距fu2f时,v2f,凸透镜所成的像是一个倒立放大的实像,这恰好满足幻灯机放大图像的要求。幻灯机的原理图如下图所示∶
三、望远镜和显微镜
1)望远镜
望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器,又称"千里镜"。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角,使人眼能看清角距更小的细节。
望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径(最大8毫米)粗得多的光束,送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。
上图是生活中常用的望远镜的示意图,和其他望远镜一样,主要由物镜和目镜组成。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近呈倒立缩小的实像。
目镜的作用是把像放大。望远镜的物镜直径比较大,使进入物镜的光尽量多,可以使像更加明亮。
2)显微镜
显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器,是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体。显微镜的结构包括:物镜、目镜、反光镜、载物片等。
四、近视眼与远视
1)眼睛的结构
眼睛的结构包括晶状体,玻璃体,瞳孔,视网膜,角膜等。
眼睛中的角膜,水样液,晶状体和玻璃体共同作用,相当于凸透镜,它把来自物体的光汇聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜相当于屏幕或者光屏。
当眼睛看近处物体的时候,睫状体收缩,带动晶状体便后,折射作用增强,来自近处的物体的光线会聚在视网膜上形成视觉。看远处的物体时,睫状体放松,带动晶状体变薄,折射作用减弱,来自物体的光会聚在视网膜上形成视觉。
2)近视眼和远视眼
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