平面镜成像的应用:
(1)利用平面镜可以改变光的传播方向,起到控制光路的作用,如制作潜望镜,在挖井、掘山洞时,用平面镜把太阳光反射到作业区照明
(2)利用平面镜成像。如制作各种镜子,商场和家庭装饰时,利用平面镜成像增强室内宽敞明亮的空间效果
(3)利用平面镜反射光来使微小的形变放大,以便观测
补充:最简单的潜望镜是用两块互相平行的、与水平方向成45。角的平面镜构成的,用它可以看到高处的、被掩蔽物挡住的物体,如图所示:
凸面镜定义:
用球面的外侧作反射面的球面镜叫做凸面镜。
凹面镜定义:
凹面的抛物面镜,平行光照于其上时,通过其反射而聚在镜面前的焦点上,反射面为凹面,焦点在镜前,当光源在焦点上,所发出的光反射后形成平行光束,也叫凹镜,会聚镜。
凸面镜:
1. 原理:
平行光线投射到凸面镜上,反射的光线将成为散开光线,如果顺着反射光线的相反方向延伸到凸面镜镜面的后面,可会聚并相交于一点,这一点就是凸面镜的主焦点(F),属虚性焦点
从物体的某一点(A)作一与主轴平行的直线为入射光线,入射光线到达球面镜镜面时,发生反射,反射后的方向相反的直线为反射光线,此反射光线必然通过主焦点(F)。
从物体的同一点(A)通过镜面的曲率中心(C)的连线为副轴,此副轴与上述通过主焦点的反射光线发生相交的点(A′),即为该物体成像之处。
顶点 镜面的中心点O称为镜的顶点。
中心 球面的球心C称为镜面中心。
主轴 连结顶点O与镜面中心的点划线。
焦点 跟主轴平行的近轴光线射到球面上,反射光线会聚于主轴上一点,这一点称为焦点,用字母F表示。
焦距 焦点到顶点的距离叫焦距,用字母f表示。
作用 凸面镜具有发散作用。
2. 应用:
凸面镜应用较为广泛,可用于转弯镜、广角镜等,最为常见的就是倒车镜与哈哈镜,利用了对光发散的原理,可以扩大视野,从而更好地注意到后方车辆的情况。(汤匙的背面就相当于一个凸面镜,而正面凹下去的地方就相当于一个凹面镜)
凹面镜:1. 成像原理:凹面镜的原理是反射成像。
2. 成像规律:
当物距小于焦距时成正立、放大的虚像,物体离镜面越远,像越大。当物距大于1倍焦距小于2倍焦距时,成倒立、放大的实像,当物距等于2倍焦距时,成倒立、等大的实像,当物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像,物体离镜面越远,像越小。成的实像与物体在同侧,成的虚像与物体在异侧。
凹镜不仅可以使平行光线汇聚于焦点,还能使焦点发出的光线反射成平行光。
3. 焦距:
物体位于凹球面镜球心外时,成倒立缩小的实像,像位于焦点与球心之间;
物体位于焦点与球心之间时,成倒立放大的实像,像位于球心外侧;物体位于焦点以内时,成正立放大的虚像,像在镜面的另一侧。
U=f时不成像。 焦距在镜面前圆心后,但不在R/2处。
但如果入射光线是近轴光线,则可近似认为焦距在R/2处。
4. 光学特点:
(1)凹面镜上的反射现象都遵从光的反射定律。
(2)平行于主轴的光线经凹面镜反射后,反射光线会聚于焦点处。凹面镜的焦点是实际光线的会聚点,因此是实焦点。
(3)凹面镜对光线起会聚作用,因此焦距越小,会聚本领越大。
(4)四条特殊光线:平行于主轴的光线经凹面镜反射后,会聚于焦点;过焦点的入射光线经反射后平行于主轴;过球面中心的入射光线沿原路反回;从顶点入射的光线与其反射光线关于主轴对称。
5. 应用:
(1)利用凹面镜对光线的会聚作用:太阳灶、台灯、电视卫星天线、雷达。
(2)利用过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光:探照灯、手电筒以及各种机动车的前灯。 还有太阳能焊接机,医用头灯,反射式望远镜等。
三种面镜的比较:
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平面镜 |
凸面镜 |
凹面镜 |
反射面 |
平面 |
凸面 |
凹面 |
示意图 |
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对平行光的反射特点 |
(1)既不会聚也不发散
(2)光路可逆 (3)遵守光的反射定律 |
(1)有发散作用
(2)F是虚焦点 (3)光路可逆 (4)遵守光的反射定律 |
(1)有会聚作用
(2)F是实焦点 (3)光路可逆 (4)遵守光的反射定律 |
成像 |
正立,等大虚像 |
正立,缩小虚像 |
正立,缩小的虚像 |
应用 |
梳妆打扮用的镜子 |
汽车观后镜 |
太阳灶等 |
实像、虚像及其异同:1.实像物体上某点发出的光,经过面镜反射或透镜折射后的实际光线,如果是会聚的,其会聚点就是该点的实像点。镜前物体可以看成是由许多点组成的,对应于物体上每一个物点都有一个像点,这些像点就组成r 物体的实像。简单地说,实像是由实际光线会聚彤成的像。实像既可以用肉眼看到,义能被光屏接到。
2.虚像物体上某点发出的光,经过面镜反射或透镜折射后的实际光线,如果是发散的,则它们不可能会聚,这时它们的反向延长线的交点,就是虚像点。对应于物体上每一个物点都有一个虚像点,这些虚像点就组成了物体的虚像。简单地说,虚像是由实际光线的反向延长线会聚形成的像。虚像只能用肉眼看到,不能用光屏接到。
3. 实像与虚像的异同
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实像 |
虚像 |
不同点 |
是否由实际光线会聚而成 |
是 |
不是 |
是否能用光屏接收到 |
能 |
不能 |
正立还是倒立 |
倒立 |
正立 |
相同点 |
都能用肉眼看到,都可以是放大,缩小或等大的 |
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影子和倒影: 影子和倒影影子(如图甲)是南于光在均匀介质中沿直线传播形成的,由于光线被不透明物体所遮挡,在不透明物体的后面形成一个光线达不到的区域,这就是所说的影子;倒影(如图乙)是平面镜成的虚像,水面相当于平面镜,岸边的景物在水中成虚像,这就是所说的倒影。
会聚作用:1. 让一束跟主光轴平行的光射向凸透镜,观察到折射光线为会聚光束(如图甲所示),即凸透镜对光有会聚作用。
2. 会聚作用是指凸透镜对光线的作用。通过凸透镜的折射光线相对入射光线而言,是会聚了一些或发散程度减小了一些,如图甲。凸透镜不仅对平行光束有会聚作用,对发散光束也有会聚作用。“会聚作用”并不等于通过凸透镜后的折射光线都是会聚光束。
三条特殊的光线: ①平行主光轴的光线经透镜折射后通过焦点
②过光心的光线经透镜折射后方向不变
③过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴
凸透镜对光线的作用:凸透镜对光线的作用可用棱镜对光线的偏折作用说明:如图
光束:1.平行光束
平行光束是指截面积不发生变化的光束。平行光束由平行光线组成,由于太阳离我们非常远,所以太阳光发出的射到地球的光束我们认为是平行光束(如图所示):
2. 会聚光束
会聚光束是指光束的截面积不断减小的光束。会聚光束由会聚光线组成(如图所示)。
3.发散光束
发散光束是指光束的截面积不断扩大的光束。发散光束由发散光线组成。由一个点光源产生的一束光就是发散光束(如图所示)。
发散作用:
1. 发散作用
让一束跟主光轴平行的光射向凹透镜,观察到折射光线为发散光束(如图乙所示),即凹透镜对光有发散作用。
2. 发散作用是指凹透镜对光线的作用。通过凹透镜的折射光线相对入射光线而言,是发散了一些或会聚程度减小了一些,如图乙。凹透镜不仅对平行光束、发散光束有发散作用,对会聚光束也有发散作用,“发散作用”并不等于通过凹透镜后的折射光线都是发散光束。
三条特殊的光线
①平行于主光轴的光线经透镜折射后反向延长线过焦点
②过光心的光线经透镜折射后方向不变
③延长线过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴
凹透镜对光线的作用原理凹透镜对光线的作用原理可以用棱镜对光线的偏折作用来说明,如图:
根据透镜三条特殊光线作图
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入射光线 |
光路图 |
折射光线 |
凸透镜 |
平行于主光轴 |
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会聚于焦点 |
经过焦点的或从焦点发出的光线 |
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平行于主光轴 |
经过光心 |
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传播方向不变 |
凹透镜 |
平行于主光轴 |
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折射光线的反向延长线经过入射侧虚焦点 |
延长线经过凹透镜对侧虚焦点的入射光线 |
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平行于主光轴 |
经过光心 |
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传播方向不变 |