探究凸透鏡成像的規(guī)律

為了探究凸透鏡成像的規(guī)律，小艾、小凱和小楠三人來到實(shí)驗(yàn)室，在老師的指引下找出了凸透鏡（f=10 cm）、“F”形LED光源、光屏、長度為Im的光具座（帶有刻度）等實(shí)驗(yàn)器材．

三人按如下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：

1．將“F”形LED光源（以下簡稱光源）、凸透鏡、光屏依次固定在光具座上，調(diào)整光源、凸透鏡和光屏，使它們的中心大致在同一高度，如圖1所示．

2．將凸透鏡固定在光具座上50 cm刻度處，將光源放在光具座上零刻度處，沿光具座移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的光源的像，觀察光屏上像的特點(diǎn)，測出物距、像距，把觀察、測量和比較的結(jié)果填入表1．

3．保持凸透鏡的位置不動(dòng)，將光源分別移動(dòng)到30 cm和33 cm刻度處，每次移動(dòng)光源后都重復(fù)步驟2．

4．將光源移動(dòng)到40 cm刻度處，使光源處于焦點(diǎn)位置，沿光具座移動(dòng)光屏，觀察能否在光屏上得到光源的像．

5．將光源移動(dòng)到光具座上42 cm刻度處，移動(dòng)光屏，觀察能否在光屏上得到光源的像，站在光屏一側(cè)，透過凸透鏡向光源一側(cè)觀察，把觀察結(jié)果填入表1．

小楠看了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后很快總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律：“當(dāng)u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，2f＞v＞f;當(dāng)u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像，v=u=2f;當(dāng)2f＞u＞f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，v＞2f;當(dāng)u=f是，不能成像；當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像．”

小艾接著提出一個(gè)問題：“我們?cè)谂男W(xué)畢業(yè)照時(shí)，發(fā)現(xiàn)攝影師在調(diào)試的過程中拿著照相機(jī)來回移動(dòng)，同時(shí)還不停地旋轉(zhuǎn)照相機(jī)上的鏡頭．這是為什么呢？”小凱認(rèn)真思考后回答：“攝影師這樣做正是利用了凸透鏡成像的規(guī)律，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不難看出，通過凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物體離凸透鏡越近，像離凸透鏡越遠(yuǎn)．像越大，攝影師拿著照相機(jī)來回移動(dòng)是在調(diào)節(jié)物距。當(dāng)物距變化時(shí)，像距也隨之變化，所以調(diào)節(jié)物距的同時(shí)，也要通過旋轉(zhuǎn)鏡頭來調(diào)節(jié)像距，只有這樣，才能得到清晰的像．”