初中成像光学复习 说课

(共37张PPT)
初中成像光学复习
福明中心学校 李培燕
1.小孔成像
(1)成像原理：光在同种均匀介质中沿直线传播。
光在同一种物质中，例如在空气中或在水中，都沿直线传播。物点和像点关于小孔中心一一对称。小孔成像是光的直线传播规律的重要例证之一。
(2)像的性质：
倒立的实像。
大约两千四五百年以前，我国的学者——墨翟和他的学生，就作了世界上第一个小孔成倒像的实验，墨家解释说，光穿过小孔如射箭一样，是直线行进的，人的头部遮住了上面的光，成影在下边，人的足部遮住了下面的光，成影在上边，就形成了倒立的影。这是对光直线传播的第一次科学解释。
(3)小孔成像中原像与物象的关系
由图1可知，当光屏与小孔之间的距离不变时，物体离小孔越远，所成的像越小，当物体与小孔之间的距离不变时，光屏离小孔越远，所成的像越大。
物体
小孔
光屏
为物体的像
【思考题】
根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之比。
图1：小孔成像中原像与物象的关系
图2：小孔成像演示器
材料：胶合板、铁皮饮料盒、Ф1mm铜丝、输液器包装袋、螺钉、胶水、胶带等。
结构：如图2所示。
制作方法：
1．外筒和内筒
按图1中所示尺寸将5mm厚胶合板裁好，用胶水粘牢，内壁用墨水涂黑。前端盖中心裁出Ф1．5cm圆孔透光，后端盖中心裁出Ф3cm圆孔作观测窗。
2．光屏
将一次性输液器包装袋无字的部分用胶带粘在内筒前端并要绷紧。
3．像距标尺
取长30cm宽1cm的白纸条，自右向左依次划上0、1、2、到30cm的刻线，贴在内筒左外侧。
4．光阑
将铁皮饮料盒展开，裁成Ф12cm的圆片，在其边缘焊上Ф1mm铜丝以增加强度。在距中心2cm和5cm的同心圆对边分别扎上形状各异、大小不一的小孔，孔径在0．1cm至1cm之间，最后用自攻螺钉固定在外筒前端盖上。
使用方法：将演示器前端对准要成像的物体，左手转动光阑选择适当的小孔，右手推拉内筒调节像距，通过观测窗观察光屏上成的像。
装置特点：
1．光屏设在暗室内，观测不受环境影响，即使在室外使用，效果也很好。
2．光阑左侧孔和前端中心透光孔形状大小完全一致，可以很方便地比较小孔的形状和大小对成像的影响。
3．利用左侧像距标尺可以比较像距与成像情况的关系。
4．取材容易，使用方便。
例1：
在一张纸上剪出一个方形孔，将纸放在阳光下，在地面上出现的光斑形状是（ ）
C
分析：小孔成像重在“小”字上。若方形孔比较小，则太阳经过此孔成像在地面上，光斑的形状就是圆形（太阳倒立的实像）；若方形孔比较大，则不会形成小孔成像，光斑的形状仍然是方形。这里的原像是太阳，所形成的像与小孔的形状无关，但小孔太大则不会成原像。
(A) 方形
(B) 圆形
(C) 方形或圆形
(D) 无法确定
例2：
用自制的针孔照相机观察烛焰，有以下四种说法：
①薄膜上出现烛焰的像是倒立的；
②薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的；
③保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大；
④保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，烛焰的像更明亮。
（A） ① ② ③ ④
对于这四种说法，正确的是（ ）
（B） ① ③ ④
（C） ① ②
（D） ③ ④
分析：保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，即光屏离小孔的距离变大，则像也变大；保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，即光屏离小孔的距离变小，则像也变小。由于光线比较集中，所以亮度变亮。
A
2.平面镜成像
（1）成像原理：根据光的反射定律
（2）像的性质：正立，等大的虚象且像与物关于镜面对称。
（3）平面镜成像特点
平面镜所成的像和物体到镜面的距离都相等；
像和物大小相同；
像与物体的连线与镜面垂直。
镜面
图3：平面镜成像
（4）平面镜的应用
A.利用平面镜可以成像；
B.还可以利用它改变光路。
想想议议：岸边的树和山在水中成的像看上去是倒立的。为什么？
平静的水面好象是一个平面镜可以成像，对于岸边树木上的每一点来讲在水中对应着的像点都与物点等距，由于树木上的各点与水面距离不等，树木上离水面越远的点在水面上所成的像也离水面越远，所以整个树木的像从上面看就是倒立的了。
例3：有一只苍蝇落在一厚度d=6mm的平面镜上，则苍蝇与它的像之间相距（ ）
（A）6mm；
（C）3mm；
（D）无法判断。
分析：如图4所示，对于有厚度的平面镜来说，涂有反光物质的平面为反射面。根据像和物关于镜面对称可知，苍蝇的像到镜面的距离也是6mm，故苍蝇与像的距离为12mm。
图4：平面镜上的苍蝇
B
（B）12mm
例4：画出图中光S点发出的光线经镜面MN反射后过P点的反射光线。
M
N
S
P
·
·
·
M
N
S
P
·
·
·
S‘
图5：题意
图6：图象
分析：因从S点发出的光线经镜面MN反射后过P点的反射线的反向延长线必然通过像点S‘，所以要先作出光源S的像点。利用对称性可得像S’的位置，如图6所示，连接S‘P交平面镜MN于A点，则AP就是所求的反射光线。
图7：平面镜成像演示器材1
图8：平面镜成像演示器材2
图9：平面镜成像演示器材3
（1）成像原理：光的折射
3.透镜成像
图8：凹透镜、凸透镜成像示意图
（2）像的性质
A.凹透镜成像规律
b.凹透镜成像光路
a.凹透镜成像为正立、缩小的虚象。
B.凸透镜成像规律
说明：当物距u减小时，像变大，像距变大。
a.凸透镜成像
凸透镜成虚像时，物距越小（物体远离焦点），像越小；物距越大（物体靠近焦点），像越大。凸透镜成实像时，物距越小（物体靠近焦点），像越大，像距越大；物距越大（物体远离焦点），像越小，像距越小。
b.凸透镜成像光路。
（1）物体处于2倍焦距以外
（2）、物体处于2倍焦距和1倍焦距之间。
（3）、物体处于焦点以内
C.凸透镜的应用
a.照相机——2倍焦距以外，成倒立缩小的实像。
b.幻灯机、投影器、电影放映机——2倍焦距和1倍焦距之间，成倒立放大实像。
c.放大镜——短焦距凸透镜，成正立放大虚像。
例5：许多家庭门上都装有防盗门镜，从室内透过防盗门镜向外看，可以看到来客正立的缩小的像，由此可以断定，此防盗门镜的作用相当于一个（ ）
（A）凸透镜
B
分析：物体通过凹透镜可以成一个正立、缩小的像，所以，此时防盗门镜的作用相当于一个凹透镜。
（B）凹透镜
（C）三棱镜
（D）玻璃砖
例6：放映幻灯时，要想获得更大的像，就应采取（ ）
（A）使幻灯机向银幕靠近些，幻灯片靠近镜头。
（B）使幻灯机向银幕靠远些，幻灯片也离镜头远些。
（C）使幻灯机向银幕靠近些，幻灯片离镜头远些。
（D）使幻灯机向银幕靠远些，幻灯片离镜头近些。
D
分析：物体通过幻灯机成的是实像，要使像变大，必须减小物距（物体靠近焦点），同时，增大像距（幻灯机远离银幕）。
例7：在“观察凸透镜成像”的实验中，将点燃的蜡烛放在离凸透镜25cm处，在光屏上得到一个清晰的缩小的倒立的像，则凸透镜的焦距可能是（ ）
（A）25cm
（B）15cm
（C）12.5cm
（D）10cm
分析：根据像缩小、倒立的可知：
u>2f,且f所以 2f<25cm
解得 f<12.5cm
D