盛水的玻璃杯是放大鏡嗎

盛新

例1 如圖1所示，當(dāng)透過盛水的玻璃杯看書本上的文字時，你看到的文字將會（ ）。

A.不變 B.變大

C.高度不變，但變寬了 D.寬度不變，但變高了

解析：這是一道典型的光學(xué)例題，更是我們身邊奇妙的物理現(xiàn)象。請同學(xué)們準(zhǔn)備好盛水的玻璃杯，親自動手做一做，你觀察到書本上的文字真的上下左右都放大了嗎？結(jié)果看到的現(xiàn)象與我們的想象還是有很大差別的，這是為什么呢？

盛水的玻璃杯類似于放大鏡，也能將書本上的文字放大，只是這里的“放大”是橫向變長而縱向不變，這主要是因為盛水的玻璃杯的上下部分（縱向）類似于一個上下垂直的透明玻璃板，透過透明玻璃板看書本上的文字是沒有變化的，而盛水的玻璃杯的左右部分（橫向）是弧形，中間厚邊緣薄，類似凸透鏡，書本上的文字處在凸透鏡焦點以內(nèi)，透過凸透鏡看書本上的文字是正立、放大的虛像，即看到的文字在左右方向發(fā)生變化，所以最終看到的文字高度不變，但變寬了。答案：C。

小結(jié)：盛水的玻璃杯類似于放大鏡，但不是放大鏡，所成的像縱向不變，只有橫向變寬。

拓展變式1：盛水的玻璃杯看鸚鵡圖片的動態(tài)分析

例2 如圖2所示，小明透過盛滿水的圓柱形透明玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片（圓圈中的鸚鵡圖與書本中的鸚鵡圖實際大小相等），改變課本與水杯的距離，他不可能看到的像是（ ）。

解析：由例1結(jié)論可知，盛水的玻璃杯類似凸透鏡，所成的像具有橫向變寬而縱向不變的特征，即只有橫向上類似于凸透鏡，再結(jié)合凸透鏡成像規(guī)律進(jìn)行分析。本題中透過盛滿水的圓柱形透明玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片，鸚鵡圖片的像縱向不變，只有橫向上可以發(fā)生變化：正立（左右不變）或倒立（左右改變）、放大（變寬）或縮小（變窄）。在玻璃杯與鸚鵡圖片的距離（稱為物距u）從零逐漸變大的過程中，當(dāng)u < f時，成正立、放大的虛像，即A正確;當(dāng)f < u < 2f時，成倒立、放大的實像，即D正確;當(dāng)u > 2f時，成倒立、縮小的實像，即C正確。B中鸚鵡的像高度縮小了，B錯誤。答案：B。

規(guī)律歸納：利用盛水的玻璃杯看鸚鵡圖片的動態(tài)分析過程涉及凸透鏡的成像規(guī)律，如圖3是凸透鏡成像規(guī)律的動態(tài)分析圖，其中“1、2、3、4”代表物體，“1'、2'、3'、4'”分別代表物體所成的像。分析可得：焦點內(nèi)外分虛實，二倍焦距分大小，實像分居兩側(cè)倒，虛像則是同側(cè)正，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。

拓展變式2：空玻璃杯、盛水玻璃杯觀察鉛筆的動態(tài)分析

上述分析的是盛水的玻璃杯觀看書本上的文字、鸚鵡圖片，如果將不盛水的空玻璃杯與盛水的玻璃杯進(jìn)行對比分析，將會觀察到不一樣的現(xiàn)象。

例3（2021·江蘇·揚(yáng)州市二模）如圖4a所示，把一支鉛筆水平地放在空玻璃杯的后方，透過玻璃杯觀察到的情形如圖4b;將玻璃杯裝滿水后，將鉛筆由靠近玻璃杯的位置向遠(yuǎn)處慢慢地移動，同時透過玻玻璃杯察鉛筆的像。關(guān)于以下實驗，下列說法正確的是（ ）。

A.如圖4b，人能通過空玻璃杯觀察到鉛筆是光的反射成像，此像是虛像

B.人通過盛水的玻璃杯可以觀察到如圖4c所示的像，此像是虛像

C.人通過盛水的玻璃杯可以觀察到如圖4d所示的像，此像是實像

D.人通過盛水的玻璃杯可以觀察到如圖4e所示的像，此像是實像

解析：如圖4a，透過空玻璃杯觀察后方一支水平放置的鉛筆，此時看到鉛筆的像如圖4b所示，鉛筆的像大小幾乎沒有發(fā)生變化，這是因為空玻璃杯類似于透明玻璃板（與平面鏡成的像相似，成正立、等大的虛像），只是成像原理不一樣，人能透過空玻璃杯觀察到鉛筆是光的折射成像，此像是虛像。將玻璃杯裝滿水后，透過玻璃杯觀察后方鉛筆成像與上述分析原理一樣，即橫向變化而縱向不變，當(dāng)u < f時，成正立、放大的虛像，即圖4e;當(dāng)f < u < 2f時，成倒立、放大的實像，即圖4d;當(dāng)u > 2f時，成倒立、縮小的實像，即圖4f。圖4c中鉛筆的像是正立、放大的虛像，但像不僅橫向變大，縱向也變大，因此是錯誤的像。答案：C。

（作者單位：江蘇省鹽城市神州路初級中學(xué)）