掌握科学方法 巧记光学规律

一、对比学习法

光学中的很多概念或规律都具有相似性，它们有相通处，也有差异处，可通过对比进行复习。

1.像与影

像是物体发出的光线会聚（或反向延长线交汇）而成，其形状与物体相似，如小孔成像、胶片图像在银幕上成的像等等；影是光线被不透明物体挡住，而在不透明物体后面形成的黑暗区，其轮廓大致与物体相似，如灯光下的人影、日食、月食等等。

2.实像与虚像

实像是由实际光线会聚而成。实际光线通过成像位置，实像既可以被眼睛观察到，也可以用光屏在成像位置上清晰地显示出来，还可以使置于实像位置处的照相底片感光。

虚像是由实际光线（反射光线或折射光线）的反向延长线（不是实际光线）汇交而成。实际光线不通过成像位置。虚像虽可以被眼睛观察到，但它不能在屏幕上显示出来，在虚像位置处放照相底片也不会被感光。

3.实线与虚线

在画光路图时，一些同学常把实线与虚线弄混。因此应注意：实际光线要画成实线，并加画箭头表示光的传播方向；物体和实像也画成实线，并加画箭头表示其“正倒”。而实际光线的反向延长线要画成虚线，其“正倒”也用箭头表示；法线也要画成虚线；主光轴一般要画成点划线。

4.凸镜与凹镜

表1

5.凸透镜与凹透镜

凹透镜：中央薄、边缘厚的透镜。平行光通过凹透镜发散，折射线的反向延长线交于虚焦点。

凸透镜：中央厚、边缘薄的透镜。平行光通过凸透镜发生折射后会聚于焦点。

6.平面镜成像与凸透镜成像

表2

7.“像”与“像”的对比

表3

二、探究学习法

凸透镜的成像规律仅凭记忆很难掌握，可以借助探究法来加深理解、巩固记忆。

问题情景：照相机、投影仪里面都有凸透镜，它们都是利用凸透镜成像原理制成的，但照相机所成的像要比被拍摄的物体小，而投影仪所成的像要比物体大，为什么会有这种差别呢？

探究过程：

注意事项：所选透镜的焦距最好在10~20cm之间，太大或太小都不方便。本探究中所选用的是焦距为10cm的凸透镜；用一支蜡烛作物体，研究烛焰所成的像；用一块白色的光屏承接烛焰的像，在光具座上依次放置好蜡烛、凸透镜、光屏（如图1所示）。

1.把蜡烛放在离凸透镜30cm的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的像。观察像的大小、正倒，测量像到凸透镜的距离。

2.把蜡烛移到距凸透镜25 cm处，放好后重复以上操作。

3.把蜡烛移到距凸透镜22cm处，放好后重复以上操作。

4.每次都把蜡烛向凸透镜移动几厘米，放好后重复以上操作，直到光屏上得不到像，记下蜡烛到凸透镜的距离。按上述步骤操作，得到一组数据如下表。

表4

分析表中的数据，你能总结出凸透镜成像的哪些规律？

发现规律：

1.当u>2f时，f

2.当u=2f时，v=2f，像与物在凸透镜的异侧，像与物等大，且像是倒立的实像；

3.当f

4.当f=u时，不成像；

5.当f>u时，成正立放大的虚像，像与物在凸透镜的同侧，且物越靠近凸透镜，像越小；

6.凸透镜成像总的趋势是：成实像时，物体向凸透镜靠拢，像远离凸透镜。

三、巧妙记忆法

在探究的基础上，我们还可以通过巧妙的方法记忆凸透镜的成像规律。

1.画示意图。

如图1所示。图中a、b、c、d、e为物体，a′、b′、c′、e′分别是各物体对应的像，d物体不能成像。

2.列一张对比表（见表4）。

3.编一段顺口溜。

凸透镜成像规律：三物距，三界限，成像随着物距变；物远实像小而近，物近实像大而远；如果物在焦距内，正立放大虚像现。

光的反射定律：三线共面、两角相等。

平面镜的成像规律：物像对称、左右相反。

4.归纳概括成“三、二、二”。

三――三个“区域”：

（1）当u>2f时，f

（2）当f

（3）当u

二――两个“分界点”：

（1）f点，实像与虚像的分界点，可简记为“一焦分虚实”。当u=f时，凸透镜不能成像；u>f时，凸透镜成实像；当u

（2）2f点，放大和缩小实像的分界点，可简记为“二焦分大小”。当u=2f时，凸透镜成等大的实像；u>2f时，凸透镜成缩小的实像；f

二――两个“一致性”：

（1）像随物移动方向的一致性：物向左移，像也向左移；物向右移，像也向右移。当成实像时，物距增大，像距减小；物距减小，像距增大。当成虚像时，物距增大，像距增大；物距减小，像距减小。

（2）像的大小随像距大小变化的一致性：像距变大，像变大；像距变小，像变小。

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