水也能做透鏡

華慶富

我們在實驗室里使用的透鏡是玻璃做的，實際上，像水、水晶、透明塑料等等透明的物質都可以用來制作透鏡。現在我們就一起來看看水做成的透鏡有什么樣的功能。

1 用水做透鏡

例1 小華用鐵絲繞成一個內徑約4mm的圓環，將圓環在清水中浸一下后取出，形成一個“水透鏡”。

（1）通過“水透鏡”看到的字如圖所示，此時“水透鏡”是一個__________透鏡，將這個“水透鏡”再向字靠近一點，看到的像會_________（變大/變小）。

（2）小明猜想“水透鏡”的焦距與水的質量有關，為此他用牙簽在“水透鏡”上輕輕取走一點水，再次觀察，比較前后兩次所成像的大小。觀察時他應該注意控制“水透鏡”到字的_________不變。

（3）小芳用另一個內徑不同的圓環制作“水透鏡”，看到了倒立、縮小的像，請針對這一現象，提出一個新的探究問題：_______。

分析：解決此題需要掌握以下內容：

（1）①凸透鏡成像的三種情況和應用：u>2f，成倒立、縮小的實像，應用于照相機和攝像機，2f>u>f，成倒立、放大的實像，應用于幻燈機和投影儀。u

②凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像變大。凸透鏡成虛像時，物距減小，像距減小，像變小。

（2）凸透鏡成像時，所成像的大小與物體到凸透鏡的距離（即物距）有關，在探究“水透鏡”的焦距與水的質量的關系時，應利用控制變量法進行。

（3）找到兩次實驗的不同之處，結合實驗現象便可以提出新的實驗探究問題。

解答：（1）從圖可知，通過此透鏡看到的是正立、放大的像，而凹透鏡成正立、縮小的虛像，所以此透鏡為凸透鏡，并且是u

當“水透鏡”再向字靠近一點，也就是物距在變小，而凸透鏡成虛像時，物距減小，像距減小，像變小，所以看到的像會變小。

（2）因為凸透鏡成像時，所成像的大小與物體到凸透鏡的距離有關，所以在探究“水透鏡”的焦距與水的質量的關系時，改變水的質量，比較前后兩次所成像的大小，應該控制字到凸透鏡的距離不變。

（3）第一次“水透鏡”成正立、放大的虛像，而改變圓環的內徑后，“水透鏡”成倒立、縮小的像，所以新的探究問題可以為：水透鏡成像性質與圓環內徑之間有什么關系？

2 水透鏡的威力

例2 雨過天晴時，蔬菜塑料大棚的積水窩相當于一個凸透鏡，此時為防止陽光灼傷蔬菜，菜農總是及時將積水除掉，這是因為凸透鏡對陽光有___________作用；人眼看到物體，是因為物體在視網膜上形成了__________（填“正”或“倒”）立、縮小的__________（填“虛”或“實”）像。

分析：（1）解決此題要知道中間厚邊緣薄的透鏡是凸透鏡，凸透鏡對光線有會聚作用。

（2）眼睛看物體時應用了凸透鏡成像規律，u>2f時，得到倒立、縮小的實像。晶狀體和玻璃體共同作用相當于凸透鏡；視網膜相當于光屏。

解答：（1）雨過天晴時，蔬菜塑料大棚的積水窩形狀是中間厚、邊緣薄，符合凸透鏡的形狀特點，對光線有會聚作用，如果熱量集中，會造成火災；

（2）眼睛的晶狀體和玻璃體共同作用相當于凸透鏡實驗中的凸透鏡，視網膜相當于光屏。當u>2f時，視網膜上得到倒立、縮小的實像。

例3 為了防止森林火災，在森林里是不允許隨地丟棄透明的塑料瓶的。這是因為雨水進入塑料瓶后，它對光的作用相當于一個__________鏡，對太陽光有__________的作用，可能會導致森林火災。

解析：解決此題要知道中間厚邊緣薄的透鏡是凸透鏡，凸透鏡對光線有會聚作用。

因為瓶中進入水之后，瓶中的水的形狀是中間厚、邊緣薄，符合凸透鏡的形狀特點，對光線有會聚作用，如果熱量集中，會引起樹葉燃燒，造成火災。

答：凸透 會聚