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      凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

      2018-10-20 20:21:08楊君太
      讀與寫·教師版 2018年2期
      關(guān)鍵詞:點(diǎn)光源光屏凸透鏡

      楊君太

      中圖分類號(hào):G633.7

      文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      文章編號(hào):1672 -1578(2018)02 -0137 -01

      研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)是初中學(xué)生必做的分組實(shí)驗(yàn),是學(xué)生后續(xù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)光學(xué)及凸透鏡應(yīng)用的基礎(chǔ),是期末、中考的必考點(diǎn)之一。通過(guò)這個(gè)試驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的觀察、思考、比較歸類、概括總結(jié)的能力,是教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。

      1.現(xiàn)在教材中實(shí)驗(yàn)器材的缺點(diǎn)

      現(xiàn)行教材中凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)以蠟燭火焰為光源。蠟燭的火焰有不穩(wěn)定、流出燭淚、燈芯過(guò)長(zhǎng)等缺點(diǎn),給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了很多不便。且只能看出像的正倒,不能看出像的左右與物體相反。光屏?xí)r半透明的,導(dǎo)致像不清晰?,F(xiàn)在有用“F”型光源來(lái)代替蠟燭,雖然避免了蠟燭火焰不穩(wěn)定等缺點(diǎn),但仍然不是點(diǎn)光源,難以做出當(dāng)u=f時(shí)得到一束平行光的實(shí)驗(yàn);也不能精確比較像與物體的大小。所以很多教師在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)都只做u>2f、2f>u>f、u

      2.對(duì)凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

      2.1 器材的改進(jìn)

      (1)在豎直的“F”型(有些“F”光源是傾斜的)光源的上增加一個(gè)LED點(diǎn)光源。

      (2)在光屏上的適當(dāng)位置畫出與“F”等大的、倒立的、左右相反的圖案(在做u=2f實(shí)驗(yàn)時(shí)像與圖案完全重合),并為光屏做一個(gè)遮光罩或?qū)⒐馄恋囊幻孀霾煌腹馓幚怼?/p>

      (3)在光源過(guò)點(diǎn)光源和“F”的幾何中心、凸透鏡的光心、光屏的中心分別作一條水平線,延長(zhǎng)到三者的側(cè)面,在側(cè)面作出標(biāo)記,利于將三者調(diào)整在同一水平線上。

      (4)將刻度尺40cm處改為O起點(diǎn),往兩邊增大讀數(shù)。

      2.2 實(shí)驗(yàn)操作的改進(jìn)

      (1)由于凸透鏡的焦距在制造過(guò)程存在誤差,每一個(gè)凸透鏡的實(shí)際焦距都不可能百分之百的等于標(biāo)稱焦距,一般都有3mm誤差,這就要求在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意誤差范圍。

      (2)對(duì)u=2f和u=f的成像實(shí)驗(yàn)操作的改進(jìn)。

      ①把凸透鏡放在“O”厘米處。

      ②把遮光罩套在光屏上,把畫有“F”的一面朝向凸透鏡。

      ③u= 2f的實(shí)驗(yàn)操作(以,=10 +0. 3cm)為例進(jìn)行說(shuō)明:

      2f= 20 +0. 6cm,即是u的取值范圍在19. 4cm和20. 6cm之間,考慮到實(shí)際誤差可能會(huì)更大,所以取更大的范圍(如18 cm-22cm)。

      把“F”光源、光屏都放在18(或更?。├迕滋?,點(diǎn)亮“F”光源,慢慢把光源和光屏往22厘米處移動(dòng),直到u=v、像與光屏上的圖案重合,像最清晰最明亮。此時(shí)的u或v就是較精確的2f。(也可反向做)

      這個(gè)實(shí)驗(yàn)既得出u=2f時(shí),成倒立的等大的實(shí)像的結(jié)論,也找到了比較精確的2f。

      ④u=f的實(shí)驗(yàn)操作:

      根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)得出的焦距值,把光源放在焦點(diǎn)處(適當(dāng)左右小范圍移動(dòng)),只打開(kāi)點(diǎn)光源。左右移動(dòng)光屏,觀察到光屏上的圓形光斑大小幾乎不變,從而得出結(jié)論:u=f時(shí),不成像,得到一束平行光。

      3.改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

      改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)解決了原器材不能做“=2f和u=f這兩個(gè)點(diǎn)上的實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題,更使實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單方便,節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間,也有利于對(duì)凸透鏡成像性質(zhì)的歸納總結(jié)。

      4.用點(diǎn)光源做u=f的實(shí)驗(yàn)原理

      (1)蠟燭火焰和“F”光源在焦點(diǎn)處的光路圖,隨著光屏的遠(yuǎn)離,圓形光斑會(huì)逐漸變成跟物體的形狀很相似,得不到“平行光”的結(jié)論。

      (2)點(diǎn)光源在焦點(diǎn)處的光路圖,光屏在近在遠(yuǎn)都得到大小基本相等的光斑,說(shuō)明從焦點(diǎn)上發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后變成平行光。

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