2022中考物理：凸透鏡中三條特殊光線(xiàn)的應(yīng)用

凸透鏡的光路圖中有三條特殊光線(xiàn)，它們的傳播方向是特定的，掌握這三條光線(xiàn)的具體傳播情況，不但對(duì)凸透鏡的光路圖的畫(huà)法有幫助，同時(shí)對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的作圖法得出有重要作用。

凸透鏡三條特殊光線(xiàn)：

(1)過(guò)光心的光線(xiàn)，其傳播方向不改變;

(2)平行主光軸的光線(xiàn)過(guò)焦點(diǎn);

(3)過(guò)焦點(diǎn)射向凸透鏡的光線(xiàn)折射后將平行主光軸傳播。三條光線(xiàn)的傳播方向如圖1所示。

具體應(yīng)用：

1、凸透鏡對(duì)光線(xiàn)作用的光路圖

關(guān)于體現(xiàn)凸透鏡對(duì)光線(xiàn)的作用的光路圖有兩個(gè)：一是平行主光軸的一束光經(jīng)凸透鏡的傳播;二是放在焦點(diǎn)的點(diǎn)光源射向凸透鏡的光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后的傳播。如圖2所示。如何準(zhǔn)確畫(huà)出光路圖，可以通過(guò)記住凸透鏡對(duì)光線(xiàn)的會(huì)聚作用的基礎(chǔ)上，記住這兩種具體的傳播情況。但這需要記憶的量較大，并且這種機(jī)械記憶容易遺忘。而如果記住三條特殊光線(xiàn)的傳播則很容易畫(huà)出光路圖，并且實(shí)際上我們只需記兩條光線(xiàn)即可，因?yàn)槠渲械?2)、(3)已知一條即可根據(jù)光路可逆知道另一條。

2、也許認(rèn)為這很簡(jiǎn)單，何必如此麻煩?

在凸透鏡的特殊作圖中就可看出其用處之大了。如圖3甲所示，如何畫(huà)出圖中光線(xiàn)的傳播，用一般的方法很難做出。下面我們用三條特殊光線(xiàn)作圖：再畫(huà)兩條平行原光線(xiàn)的光線(xiàn)，一條過(guò)光心，一條過(guò)焦點(diǎn);畫(huà)出這兩條光線(xiàn)的折射光線(xiàn)，交于A點(diǎn);則原光線(xiàn)定過(guò)A點(diǎn)，可畫(huà)出待求光線(xiàn)。如圖3乙所示

3、運(yùn)用作圖法得出凸透鏡成像規(guī)律

課本上凸透鏡成像規(guī)律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法得出的，實(shí)際上也可以通過(guò)作圖的方法得出。特別在我們急需這些知識(shí)，但就是想不起來(lái)時(shí)，我們就可用作圖法簡(jiǎn)單的幾筆就得出，這不失為一種用處很大的方法。而這種方法的前提是需要知道三條特殊光線(xiàn)的傳播。具體做法：在凸透鏡的主光軸上兩側(cè)分別標(biāo)出焦點(diǎn)和二倍焦距處，按物距要求在主光軸上畫(huà)出物體(用帶箭頭的線(xiàn)段表示)，從物體的箭頭出發(fā)出兩條光線(xiàn)射向凸透鏡，這兩條光線(xiàn)必須是三條特殊光線(xiàn)中的兩條，如果在另一側(cè)相交于一點(diǎn)，則這一點(diǎn)就為箭頭的實(shí)像點(diǎn)，垂直主光軸畫(huà)出整個(gè)像，從圖中很容易看出像的性質(zhì)。如果在另一側(cè)光線(xiàn)是發(fā)散的，則其反向延長(zhǎng)線(xiàn)相交的點(diǎn)為箭頭的虛像點(diǎn)。圖4為當(dāng)物距大于焦距而小于二倍焦距時(shí)成像的光路圖。從圖中我們很容易看出：當(dāng)物距大于焦距而小于二倍焦距時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，像距大于二倍焦距。

特別在研究當(dāng)物距等于二倍焦距時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)器材的緣故，我們幾乎不能得出其成像規(guī)律，只有借助作圖法才可得到。如圖5所示。從圖中可準(zhǔn)確得出用此方法才能得到的規(guī)律：物像等大，像距恰為二倍焦距。其像的大小既可通過(guò)用刻度尺測(cè)量得出，也可通過(guò)幾何證明兩三角形全等得到。

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