本试题 “下表列出的是小刚同学在做光学实验时中遇到的两个实际问题，请你把解决方法填写在表中对应的空格里。” 主要考查您对光的直线传播现象
凸透镜成像的规律
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- 光的直线传播现象
- 凸透镜成像的规律
光的直线传播：
1．光沿直线传播的条件：光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
2．光沿直线传播的现象：在有雾的天气里，可以看到从汽车头灯射出的光束是直的；穿过森林的光束是直的；在电影院中可以看到放映机射向银幕的光束是直的。由现实生活中的这些现象，我们可以知道光是沿直线传播的。生活中由于光沿直线传播造成的现象有：影子的形成，小孔成像，日食，月食等。
3．光线：由于光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，所以经常用一条带箭头的直线来表示光的传播路线，箭头的方向表示光的传播方向，这样的直线叫做光线，如图所示。光线的几何作图起着重要作用，在光的直线传播、反射与折射以及研究透镜成像中，都是必不可少且要反复用到的。应注意的是，光线不是实际存在的实物，而是在研究光的行进过程中对细窄光束的抽象。它是人们研究光现象的一种方法，即建立物理模型的方法。
光的传播规律有三：
（1）光的直线传播规律。
（2）光的独立传播规律两束光在传播过程中相遇时互不干扰，仍按各自途径继续传播，当两束光会聚同一点时，在该点上的光能量是简单相加。
（3）光的反射和折射定律。光传播途中遇到两种不同介质的分界面时，一部分反射，一部分折射。反射光线遵循反射定律，折射光线遵循折射定律。
日食、月食的成因
当月球转到地球和太阳之间，并且三者在同一直线上时，月球就挡住了射向地球的阳光，由于光的直线传播．在月亮背后会形成长长的影子。如图所示，月亮在地球的影子分为两部分，中心的区域叫做本影，外面的区域叫做半影。位于半影区的人看到的是日偏食；位于本影区的人看到的足日全食；若地月之问距离较远时，还会看到日环食。同样的道理．当地球转到月球和太阳之间，并且三者在同一直线上时，地球就挡住了射向月球的阳光，就会形成月食。 ]补充月食有全食和偏食，但没有环食，这是因为地球的影子很长，大于月地之间的距离。
判断小孔成像情况的方法
（1）由于屏的阻碍，光源射出的光线巾，大部分光线被屏挡住，只有那些指向小孔的光线，恰可沿直线通过小孔在光屏上形成光斑。这样光源的每一个发光点射向光屏的光线，都将在光屏上对应形成一个小光斑，而无数个小光斑组合起来，便在光屏上显示出一个倒立的与光源相似的图样，这一图样就是光源的像：这个像由于是实际光线会聚而成，因此是实像。
（2）只有小孔足够小时才能成像。如果小孔太大，物体上任一点发出的光透过小孔后在光屏上形成的光斑就比较大，物体上相邻点发出的光透过小孔后，在光屏上形成的光斑就比较大，光斑重叠较多，使像模糊不清，甚至不成像。
（3）像倒立，像的形状与物体相似，与小孔的形状无关。
（4）像的大小取决于光屏到小孔的距离和物体到小孔的距离的关系。
光沿直线传播的条件：
光沿直线传播是有条件的，如果介质不均匀，光线会发生弯曲。例如地球周围的大气层就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光线就会发生弯曲。早晨，当太阳还在地平线以下时，我们就看见了它，就是不均匀的大气使光线变弯了的缘故，如图所示。因此应该说，光在均匀介质中是沿直线传播的。
影子的形成：
光在沿直线传播的过程中遇到不透明的物体时，光线被物体挡住，无法到达物体后面，在物体后面形成了与物体轮廓相似的黑暗区域，这就是物体的影子(如图)
如手影，路灯下的人影：
无影灯：
无影灯，是一种先进的光源，它的外形是一个很大的灯盘，上面装有许多射向各个方面的荧光灯，能把手术台所有的暗影都照亮，所以无影灯下就没有影子了。这样，医生为病人做手术，视线就不会受影子的影响，保证手术顺利进行。
1．光沿直线传播的条件：光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
2．光沿直线传播的现象：在有雾的天气里，可以看到从汽车头灯射出的光束是直的；穿过森林的光束是直的；在电影院中可以看到放映机射向银幕的光束是直的。由现实生活中的这些现象，我们可以知道光是沿直线传播的。生活中由于光沿直线传播造成的现象有：影子的形成，小孔成像，日食，月食等。
3．光线：由于光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，所以经常用一条带箭头的直线来表示光的传播路线，箭头的方向表示光的传播方向，这样的直线叫做光线，如图所示。光线的几何作图起着重要作用，在光的直线传播、反射与折射以及研究透镜成像中，都是必不可少且要反复用到的。应注意的是，光线不是实际存在的实物，而是在研究光的行进过程中对细窄光束的抽象。它是人们研究光现象的一种方法，即建立物理模型的方法。
光的传播规律有三：
（1）光的直线传播规律。
（2）光的独立传播规律两束光在传播过程中相遇时互不干扰，仍按各自途径继续传播，当两束光会聚同一点时，在该点上的光能量是简单相加。
（3）光的反射和折射定律。光传播途中遇到两种不同介质的分界面时，一部分反射，一部分折射。反射光线遵循反射定律，折射光线遵循折射定律。
日食、月食的成因
当月球转到地球和太阳之间，并且三者在同一直线上时，月球就挡住了射向地球的阳光，由于光的直线传播．在月亮背后会形成长长的影子。如图所示，月亮在地球的影子分为两部分，中心的区域叫做本影，外面的区域叫做半影。位于半影区的人看到的是日偏食；位于本影区的人看到的足日全食；若地月之问距离较远时，还会看到日环食。同样的道理．当地球转到月球和太阳之间，并且三者在同一直线上时，地球就挡住了射向月球的阳光，就会形成月食。 ]补充月食有全食和偏食，但没有环食，这是因为地球的影子很长，大于月地之间的距离。
判断小孔成像情况的方法
（1）由于屏的阻碍，光源射出的光线巾，大部分光线被屏挡住，只有那些指向小孔的光线，恰可沿直线通过小孔在光屏上形成光斑。这样光源的每一个发光点射向光屏的光线，都将在光屏上对应形成一个小光斑，而无数个小光斑组合起来，便在光屏上显示出一个倒立的与光源相似的图样，这一图样就是光源的像：这个像由于是实际光线会聚而成，因此是实像。
（2）只有小孔足够小时才能成像。如果小孔太大，物体上任一点发出的光透过小孔后在光屏上形成的光斑就比较大，物体上相邻点发出的光透过小孔后，在光屏上形成的光斑就比较大，光斑重叠较多，使像模糊不清，甚至不成像。
（3）像倒立，像的形状与物体相似，与小孔的形状无关。
（4）像的大小取决于光屏到小孔的距离和物体到小孔的距离的关系。
光沿直线传播的条件：
光沿直线传播是有条件的，如果介质不均匀，光线会发生弯曲。例如地球周围的大气层就是不均匀的，离地面越高，空气越稀薄，从大气层外射到地面的光线就会发生弯曲。早晨，当太阳还在地平线以下时，我们就看见了它，就是不均匀的大气使光线变弯了的缘故，如图所示。因此应该说，光在均匀介质中是沿直线传播的。
影子的形成：
光在沿直线传播的过程中遇到不透明的物体时，光线被物体挡住，无法到达物体后面，在物体后面形成了与物体轮廓相似的黑暗区域，这就是物体的影子(如图)
如手影，路灯下的人影：
无影灯：
无影灯，是一种先进的光源，它的外形是一个很大的灯盘，上面装有许多射向各个方面的荧光灯，能把手术台所有的暗影都照亮，所以无影灯下就没有影子了。这样，医生为病人做手术，视线就不会受影子的影响，保证手术顺利进行。
凸透镜成像时几个名词：
凸透镜成像的规律
成像图
说明：
(1)凸透镜所成的实像必倒立，且物与像分居透镜的两侧，可以是放大的、等大的或缩小的；成虚像必正立，且物与像位于透镜的同侧，一定是放大的。
(2)物体沿主光轴移动，像也沿主光轴移动。对于实像来说，物体向靠近镜的方向移，像向远离镜的方向移，且像越来越大。对虚像来说，物向镜移，像也向镜移，且像越来越小。
(3)物体的物距一定，垂直主光轴向上、向下或向左、向右移动时，虚像的移动方向跟物体移动方向是一致的，但实像的移动方向跟物体移动方向恰好相反。即物向上移，像要向下移；物向左移，像要向右移。
(4)透镜一部分被遮挡，这部分不透光，其余仍透光，仍生成完整的像，只不过像变暗些。透镜破裂后去掉一部分，就相当于遮挡了一部分，像大小、位置不变，只是变暗些。
凸透镜成像的实验；
①实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。
②若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏上都得不到像，可能的原因有：a.蜡烛在焦点以内，b.烛焰在焦点上c.烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度d.蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置
凸透镜成像实验中要注意的几个问题
（1）实验中蜡烛、凸透镜、光屏应依次放置这是能在光屏上观察到像的前提。能在光屏上显示的像是实像，l而凸透镜成实像时，像与物体在透镜的异侧．因此必须使蜡烛和光屏分居凸透镜的两侧。
（2）实验中蜡烛、凸透镜、光屏应该在同一直线上这是像成在光屏上的前提。如果做这个实验时用的是光具座，在调节时只要按程序操作，很容易完成共线调节；但是如果你在做这个实验时没有用光具座就要特别注意这个问题。
（3）实验中凸透镜的镜面、光屏面应大致平行这也是保证像成在光屏上的条件。因为若镜面和光屏面不平行，如镜面倾斜，根据凸透镜成像原因，像将成在光屏的一边而不会成在光屏上。
（4）实验中烛焰、凸透镜、光屏三者的中心应该大致在同一高度这是保证像成在光屏中央的条件。有些同学认为，只要这三者的中心在一条直线上就可以了。事实上，如果三者的高度不同，则在光屏上所成的像或在光屏的上方，或在光屏的下方，不利于像的观察。
（5）实验中要注意凸透镜的定位由于物体在2倍焦距之外时像在1倍焦距和2倍焦距之间，而物体在1倍焦距和2倍焦距之间时像在2 倍焦距之外。所以实验时应给物距和像距留大致相同的调节空间。即凸透镜应该固定在光具座的中间。
（6）要在像最清晰时观察一般情况下，凸透镜成像时，若光屏在一定的范围内移动，屏上都能够得到像，但是我们要找到最清晰的像．如果将光屏向任何一个方向移动，像都比你最先得到的像模糊，则那个位置的像就是最清晰的像了。
（7）要注意物距适当在观察物距在1倍焦距与2倍焦距之间的成像时，要注意物距适当，不能使物体靠近焦点，否则像离凸透镜太远，像也太大，可能光屏接收不到。
透镜成像的作图方法
透镜中有三条特殊光线：
①经过光心的光线传播方向不改变；
②平行于主光轴的光线经折射后过焦点(对凹透镜，它的焦点是虚焦点，是折射光线的反向延长线经过的点)；
③过焦点的光线经过折射后平行于主光轴(对凹透镜来说是虚焦点，是入射光线的正向延长线经过的点)。
（1）物体处于2倍焦距以外时，如图所示。
（2）物体处于2倍焦距和1倍焦距之间时，如图所示
（3）物体处于焦点以内时，如图：
口诀法巧记凸透镜成像规律：
（1）口诀一：一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；成实像，物近像远像变大；成虚像，物近像近像变小口诀二：三物距、三界限，成像随着物距变；物远实像小而近，物远虚像大而远：口诀三：凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大；二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大；若是物放焦点内，像物同侧虚像大；物远实像近又小，物远虚像远又大，
（2）口诀法的理解：“物近像远像变大，二倍焦距分大小，一倍焦距分虚实”。我们可以结合图加深理解。
由此我们可以得出以下两个性质：
①焦点分界：2f是成放大实像与缩小实像的分界点，厂是成实像与虚像的分界点。
②动态特性：物体沿主光轴移动时，物像关于凸透镜移动方向一致，即物距(物体到凸透镜的距离)减小(增大)，像距(像到凸透镜的距离)增大(减小)，且像变大（小）。
| 名称 | 概念 | 说明 |
| 物距 | 物体到凸透镜的距离 | 用u来表示 |
| 像距 | 像到凸透镜的距离 | 用v来表示 |
| 焦距 | 焦点到凸透镜光心的距离 | 用f来表示 |
| 正立或倒立 | 像和物体上下、左右均一致为正立的像；像和物体上下颠倒、左右互换为倒立的像 | 相对于物体而言，虚像总是正立的，实像总是倒立的 |
| 放大或缩小 | 像的大小大于物体大小的为放大的像；等于物体大小的为等大的像；小于物体大小的为缩小的像 | 可以通过比较像距和物距来判断：若像距大于物距，则是放大的像；若像距等于物距， 则是等大的像；若像距小于物距，则是缩小的像 |
| 实像或虚像 | 实像是由实际光线相交而成的像，虚像是由实际光线的反向延长线相交而成 | 实像既能用光屏承接，又可以用眼睛看到，虚像只能用眼睛看到，不能用光屏承接；实像总是倒立的，虚像总是正立的 |
凸透镜成像的规律
| 物距u |
像的特点 |
像距v |
应用 | |||
|
与物位置 |
倒正 |
大小 |
虚实 | |||
|
u>2f |
异侧 |
倒立 |
缩小 |
实像 |
f<v<2f |
照相机 |
|
u=2f |
异侧 |
倒立 |
等大 |
实像 |
v=2f |
/ |
|
f<u<2f |
异侧 |
倒立 |
放大 |
实像 |
v>2f |
投影仪 |
|
u=f |
/ |
/ |
/ |
/ |
/ |
探照灯 |
|
U<f |
同侧 |
正立 |
放大 |
虚像 |
不能确定 |
放大镜 |
成像图
说明：
(1)凸透镜所成的实像必倒立，且物与像分居透镜的两侧，可以是放大的、等大的或缩小的；成虚像必正立，且物与像位于透镜的同侧，一定是放大的。
(2)物体沿主光轴移动，像也沿主光轴移动。对于实像来说，物体向靠近镜的方向移，像向远离镜的方向移，且像越来越大。对虚像来说，物向镜移，像也向镜移，且像越来越小。
(3)物体的物距一定，垂直主光轴向上、向下或向左、向右移动时，虚像的移动方向跟物体移动方向是一致的，但实像的移动方向跟物体移动方向恰好相反。即物向上移，像要向下移；物向左移，像要向右移。
(4)透镜一部分被遮挡，这部分不透光，其余仍透光，仍生成完整的像，只不过像变暗些。透镜破裂后去掉一部分，就相当于遮挡了一部分，像大小、位置不变，只是变暗些。
凸透镜成像的实验；
①实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。
②若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏上都得不到像，可能的原因有：a.蜡烛在焦点以内，b.烛焰在焦点上c.烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度d.蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置
凸透镜成像实验中要注意的几个问题
（1）实验中蜡烛、凸透镜、光屏应依次放置这是能在光屏上观察到像的前提。能在光屏上显示的像是实像，l而凸透镜成实像时，像与物体在透镜的异侧．因此必须使蜡烛和光屏分居凸透镜的两侧。
（2）实验中蜡烛、凸透镜、光屏应该在同一直线上这是像成在光屏上的前提。如果做这个实验时用的是光具座，在调节时只要按程序操作，很容易完成共线调节；但是如果你在做这个实验时没有用光具座就要特别注意这个问题。
（3）实验中凸透镜的镜面、光屏面应大致平行这也是保证像成在光屏上的条件。因为若镜面和光屏面不平行，如镜面倾斜，根据凸透镜成像原因，像将成在光屏的一边而不会成在光屏上。
（4）实验中烛焰、凸透镜、光屏三者的中心应该大致在同一高度这是保证像成在光屏中央的条件。有些同学认为，只要这三者的中心在一条直线上就可以了。事实上，如果三者的高度不同，则在光屏上所成的像或在光屏的上方，或在光屏的下方，不利于像的观察。
（5）实验中要注意凸透镜的定位由于物体在2倍焦距之外时像在1倍焦距和2倍焦距之间，而物体在1倍焦距和2倍焦距之间时像在2 倍焦距之外。所以实验时应给物距和像距留大致相同的调节空间。即凸透镜应该固定在光具座的中间。
（6）要在像最清晰时观察一般情况下，凸透镜成像时，若光屏在一定的范围内移动，屏上都能够得到像，但是我们要找到最清晰的像．如果将光屏向任何一个方向移动，像都比你最先得到的像模糊，则那个位置的像就是最清晰的像了。
（7）要注意物距适当在观察物距在1倍焦距与2倍焦距之间的成像时，要注意物距适当，不能使物体靠近焦点，否则像离凸透镜太远，像也太大，可能光屏接收不到。
透镜成像的作图方法
透镜中有三条特殊光线：
①经过光心的光线传播方向不改变；
②平行于主光轴的光线经折射后过焦点(对凹透镜，它的焦点是虚焦点，是折射光线的反向延长线经过的点)；
③过焦点的光线经过折射后平行于主光轴(对凹透镜来说是虚焦点，是入射光线的正向延长线经过的点)。
（1）物体处于2倍焦距以外时，如图所示。
（2）物体处于2倍焦距和1倍焦距之间时，如图所示
（3）物体处于焦点以内时，如图：
口诀法巧记凸透镜成像规律：
（1）口诀一：一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；成实像，物近像远像变大；成虚像，物近像近像变小口诀二：三物距、三界限，成像随着物距变；物远实像小而近，物远虚像大而远：口诀三：凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大；二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大；若是物放焦点内，像物同侧虚像大；物远实像近又小，物远虚像远又大，
（2）口诀法的理解：“物近像远像变大，二倍焦距分大小，一倍焦距分虚实”。我们可以结合图加深理解。
由此我们可以得出以下两个性质：
①焦点分界：2f是成放大实像与缩小实像的分界点，厂是成实像与虚像的分界点。
②动态特性：物体沿主光轴移动时，物像关于凸透镜移动方向一致，即物距(物体到凸透镜的距离)减小(增大)，像距(像到凸透镜的距离)增大(减小)，且像变大（小）。
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