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第一章 几何光学基本定律与成像概念

第一章 几何光学基本定律与成像概念
第一章 几何光学基本定律与成像概念

第一章几何光学基本定律与成像概念

1.试由折射定律证明光线的可逆性原理。

2.试对几何光学的每条基本定律提出一个实验来证明它。

3.弯曲的光学纤维可以将光线由一端传至另一端,这是否和光在均匀介质中直线传播

定律相违背?

4.证明光线通过置于空气中的几个平行的玻璃板时,出射光线和入射光线的方向永远

平行。

5.试说明,为什么远处灯火在微波荡漾的湖面形成的倒影拉得更长?

6.弯曲的光学纤维可以将光线由一端传至另一端,这是否和光在均匀介质中直线传播

定律相违背

7.证明光线通过几个平面的玻璃板时,出射光线和入射光线的方向永远平行。

8.太阳的高度恰好使它的光线和水平面成40°角,问镜子需怎样放置,才能使反光镜

的阳光垂直射入井底?

9.水的折射率是1.33,光线从空气射入水中,入射角是30°,问:折射角是多大?如

果光线从正入射连续改变到掠入射时,折射角相应地有多大的改变?

10.光以60°的入射角射到玻璃板上,一部分光被反射,一部分光被折射,若反射光线

和折射光线互成90°,玻璃的折射率是多少?

11.光从水射到某种玻璃时的相对折射率是1.18,从水射到甘油时的相对折射率是1.11,

光线从这种玻璃入射到甘油时的相对折射率是多少?

12.给出水(折射率1.33)和玻璃(折射率1.55)的分界面,求一束光在水中以45°角

入射到分界面上时透射光线的折射角,若现在倒过来光线沿此透射光方向返回从玻璃投射倒分界面上,证明其折射角为45°。

13.有一折射率为1.54的等腰直角棱镜,求入射光线与该棱镜直角边法线成什麽角度时,

光线经斜面反射后其折射光线沿斜边出射。

14.有一个玻璃球,其折射率为1.5163,处于空气中,今有一光线射到球的前表面,若

入射角为60°,求在该表面上此反射光线和折射光线之间的夹角。

15.折射率n1=1.4,n1′=n2=1.6,n2=1的三种介质,被二平行界面分开,试求在第二介

质中发生全反射时,光线在第一分界面上的入射角。

16.一条位于空气中的光学纤维,其芯线和包层的折射率分别为1.62和1.52,试计算该

光学纤维的数值孔径。

17.一个截面为等边三角形的棱镜,用光学玻璃ZF6制成,其折射率nc=1.7473(红光),

nD=1.7550(黄光),nh=1.8061(紫光),若D光经第一折射面折射后与截面底边平行,而C光、F光在第一面的入射角与D光相同,求三色光经第二折射面后的折射角各为多少,并用示意图表示出三色光的位置。

18.试利用符号规则查出下列光组及光线的实际位置。(1)r=-30mm,L=-100mm,U=-10°;

(2)r=30mm,L=-100mm,U=-10°;(3)r1=100mm,r2=-200mm,d=5mm,L=-200mm,U=-20°;(4)r=-40mm,L′=200MM,U′=-10°;(5)R=-40MM,L=-100mm,U=-10′,L′=-200mm。

19.试用符号规则画出几个图形,以表示公式h=rsinΦ,式中h为光线与球面交点到光轴

的距离(称入射高度),r为折射球面半径,Φ为光线入射点处法线与光轴的夹角。

20.试证明一个垂直于光轴的平面物体,即使用细光束成像,其像仍是一个曲面。

21.当要求允许相对误差为万分之一时,其近轴区的范围为多少?

22.与光轴成U=-3°32′46″的光线,自折射率n=1的介质射到r=100mm、折射率n′=1.6248

的球面上,光线与球面交点的高度h=10mm,求该光线的像方倾斜角U′及截距L′。

23.折射率为n=1.52和n′=1.62两介质被半径r=30mm的球面分开,入射光线与光轴平

行,其与球面交点的高度为10mm,试用大光路和小光路计算出射光线的像方参数。

24.一个直径为200mm的玻璃球,折射率n=1.5163,球内有一小气泡,看起来离前表面

顶点为25mm,求该气泡的实际位置。

25.曲率半径为R,折射率为1.5的玻璃球,有半个球面上镀铬,若平行光从透明表面入

射,其会聚点在何处。

26.已知一位于空气中的透镜,其r1=95.06mm,r2=-66.68mm,厚度d=8mm, 1.5163.求物距

l1=-150mm,物高为y1=20mm的物体经该透镜后的像距和像的大小。

27.有一凸面在前的平凸透镜,其凸面曲率半径r=100mm,透镜厚度d=8mm,折射率

1.63,物体距凸面顶点l1=-200 mm,物高y1=20mm,求该物体经凸透镜后的像距和像

高。

28.有一凸透镜位于空气中,r1=100mm, d=8mm,n=1.5。若一物体的物距l1=-200 mm,

经该透镜成像后其像距l′=50mm,求第二面曲率半径r2。若物高y1=20mm,求像高。

29.与光轴成U=-5°16ˊ10"的光线,自折射率n=1的介质射到r=100mm,折射率n

ˊ=1.6248的玻璃球面上,光线与球面交点的高度h=10mm,求该光线的像方倾角及像方截距。

30.折射率n=1.4和nˊ=1.6两介质被半径r=30mm的球面分开,入射光线与光轴平

行并和球面交点的高度为10mm,试求出射光线的像方倾角与像方截距。

31.求题2近轴光线的像距。

32.折射率n=1.4和nˊ=1.6两介质被半径r=-30mm的球面分开,光线与光轴的夹角

U=-4°,从距球面顶点l=-100mm的A点投射到球面,试求出射光线与光轴夹角。

33.已知nD=1.4,nDˊ=1.6两个介质被半径r=50mm的球面分开,求距球面顶点l

=-100mm的A点的像。

34.一个玻璃球直径为400mm,玻璃折射率为1.5,球中有两个气泡,一个正在球心,

一个在二分之一半径处。沿两气泡连线方向,在球的两边观察这两个气泡,它们应在什麽位置?如在水中观察(水的折射率为n=1.33)时,它们应在什麽地方?35.直径为60mm,玻璃折射率为1.5,一束平行光射在玻璃球上,其汇聚点应在什麽位

置?

36.一玻璃球位于空气中,问球的折射率多大时平行光的汇聚点恰好落在球的后表面

上?

37.一玻璃半球的曲率半径为R,折射率为1.5,其平面的一边镀银,一物高为h,放在

曲面顶点前2R处,求:(1)由曲面所成的第一个像的位置;(2)这一光组所成的最后的像在哪里(见下图)?

38.已知一平面凸透镜位于空气中,r1=r2=-100mm, d=5mm,n=1.5163,用近轴公式求像的位置、大小、到正和虚实。

?l1=-∞,h1=50mm, y1=∞,入射光线与光轴夹角W=5°;

?l1=-500mm, y1=10mm;

?l1=-300mm, y1=10mm;

?l1=-200mm, y1=10mm;

?l1=-193.686mm, y1=10mm;

?l1=-100mm, y1=10mm;

?l1=0, y1=10mm;

?l1=100mm, y1=10mm;

?l1=300mm, y1=10mm;

?l1=∞, y1=∞,入射光与光轴夹角W=5°;

?分析上述计算结果,提出物体位置与像位位置、大小与虚实的关系。

第二章理想光学系统

1.身高1.7m的人站在照相机前2m处(假定从前焦点算起),若镜头的焦距为50mm,

问①底片上像的大小;②若希望得到40mm的半身像,人应离照相机多远?

2.有一光组使物体放大3×后,在影屏上获得实像。当透镜向物体方向移动18mm时,

物像的放大率为4×,试求该透镜焦距,并用图解法校验。

3.如果物体和像之间的距离为240mm,横向放大率?=2×,求满足这两个条件的薄透镜

焦距与位置,并用作图法校核。

4.有一光组,其焦距f1′=-f1=50mm,物距l=-100mm,求像距。在物距不变的情况下,

若光组焦距f2′=-f2=20mm,其像距又是多少。试将此二问同做在一张图上,比较像方光线,并讨论之。

5.一理想光组对某一物体的放大倍数为?=-4×。若将该物体向光组移近50mm,则像离

光组的距离为1000mm,求该光组的焦距及光焦度。

6.已知由焦距f1′=200mm,f2′=50mm的两个薄透镜组成一个光组,间隔d=50mm。在

第一透镜前l1=-100mm处有一高度y1=10mm的物体,求①像的位置和大小;②合成光组的基点、基面位置和焦距大小。

7.两个共轴薄光组皆置于空气中,f1′=100mm,f2′=-100mm,间隔d=100mm,求此复合

光组的像方焦点位置和像方焦距。若其它参数不变,第二光组焦距为f′=100mm,此时组合光组像方焦点位置和像方焦距大小有何变化,为什麽?

8.三个薄透镜组合一个光组,焦距分别为f1′=84mm,f2′=25mm,f3′=62mm,间隔为

d1=d2=20mm,求组合光组基点位置及焦距大小,并用图解法校核。

9.已知二光组位于空气中,f1′=60mm,f2′=-46mm,d=205mm。若在F1′上放置一直径

为9.6mm的中空金属板,其孔中心与F1′重合,求①该光孔逆光路对前组所成之像;

②该光孔正光路对后光组所成像的位置和大小。

10.希望得到一个对无限远物体成像的摄远物镜,要求焦距f′=1000mm,物镜前组(视为

薄透镜)主点到像面的距离(镜筒长)Ld=700mm,物镜后组主点到像面的距离(工作组)lk′=400mm,试求解系统的光学结构。

11.一内调焦望远物镜,f1′=500mm,f2′=-400mm,间距d=300mm,求合成焦距f′的大小。当

此物镜观测前方50m距离的物体(设从第一光组主面算起)时,假定分划板放在对

无穷远物体调焦的像平面上固定不动,那麽后组对前组的相对位移是多少?向何方

移动,此时合成焦距变为多少。

12.已知一短焦距物镜,f′=35mm,要求筒长Ld=65mm,工作距离lk=50mm,按薄透镜考

虑,求系统的结构。

13.一投影物镜由正、负光组组成,前组焦距f1′=40mm,后组焦距两光组间隔d=50mm,

求该透镜的基点(面)位置及焦距大小,并作图表示之。

14.一对无限远物体的成像的反摄远物镜由负、正两光组组合,其焦距分别为f1′=-50mm,

f2′=10mm,间隔d=70mm,求①组合光组基点(面)位置及焦距大小;②筒长Ld及工

作距离lk′。

15.焦距f1′=100mm,f2′=-50mm的两个光组合成望远镜系统。若物高为10mm,

在下列情况下,求像的位置和大小。

o物体在无限远处;

o物体在处;

o l1=-200mm;

o l1=-100mm;

o l1=0mm;

o l1=100mm(虚物)。

16.一曲率半径绝对值相等的双凸透镜,其折射率为n=1.750,若它的光焦度ф=3m-1,求

该透镜的曲率半径(假定为薄透镜)。在此曲率半径下,若使该透镜成为望远系统,透镜的厚度应是多少?

17.有一厚透镜,r1为平面,r2=-200mm,d1=10mm,n1=1.5163,求该透镜的基点位置和焦

距大小。若在该透镜后紧贴一块半径相同的双凸透镜,其厚度d2=10mm,n2=1.5163,

此时组合光组的焦距是第一块透镜之半,求第二块双凸透镜的另一球面半径是多

少?

18.有一透镜,r1=-45mm,r2=-36mm,厚度d=30mm,n=1.560。若r1前介质为空气,r2

后的介质为n=1.350的透明油,求此透镜的基点位置及焦距。

19.一望远系统,f1′=200mm,f2′=25mm,今在其后25 mm处放置一光组,其f3′=17mm。

一物体离望远系统的距离l1=-50mm,物高y1=1m,求该物体经组合光组后所成的

像的位置和大小。

20.试设计一个用以测量光组焦距大小的实验装置。

21.一薄透镜的曲率半径r?=100mm,r2=-250mm,n=1.74,求该透镜的焦距及光焦度。

22.用折射率n=1.5的玻璃做成的透镜,其焦距f=10cm。现将透镜放入水中(nˊ=4/3),

求焦距fˊ.

23.射率n=3/2的薄会聚透镜使物体在其后10cm处成实像。将物体和透镜沉没在水中

之后,若不改变它们之间的距离,则物体在透镜后60cm处成像。水的折射率nˊ=

4/3。求透镜的焦距f。

24.一会聚透镜的焦距为10cm,试就30cm,20cm,15cm,和5cm的物距,确

定:

(1) 像的位置;

(2) 横向放大率;

(3) 是实像还是虚像;

(4) 是正像还是倒像?

25.如已知下列数值,求物体通过薄透镜(位于空气中)后像的位置与大小。

(1) y=30mm,fˊ=60mm,lˊ-l=240mm;

(2) y=30mm,fˊ=120mm,x=-4xˊ;

(3) y=30mm,fˊ=120mm,x-xˊ=2fˊ;

(4) y=20mm,fˊ=120mm,l lˊ=240;

(5) y=20mm,x=-20mm,x xˊ=-100。

26.有一薄正透镜对某一实物成一倒立实,像高为物高的一半。今将物向透镜移近10cm,则所得像与物等大,求该薄正透镜的焦距。

27.在一张报纸上放一平凸透镜,透镜的厚度为15mm,当平面朝上时,虚像在平面下10mm 处,凸面朝上时,物像的放大率为3,求该透镜的折射率及曲率半径。

28.身高1.7m的人站在照相机前3m处若镜头的焦距为75mm,问:(1)底片上像的大小;(2)若希望得到半身像,像高40mm的照片,此时人离镜头应多远?

29.证明对于一块正薄透镜,共轭的实物点和实像点之间的最小距离为4f。

30.用焦距为f的凸透镜所得的像,其大小为物体的1/n倍,试证明物距l=(n-1)f。31.航空摄影机的焦距fˊ=210mm,在飞行高度h=5km时进行摄影,求底片上像的大小。32.航空摄影机的焦距fˊ=200mm,底片的比例为1/10000,求飞机的飞行高度。

33.一照明聚光灯使用直径为200mm的一个聚光镜,焦距为f′=400mm,要求照明距离5m 远的一个3m直径的圆,问灯泡应安装在什麽位置?

34.电影放映机镜头的焦距f′=120mm,影片画面的尺寸为22×16mm2。银幕大小为6.6×4.8m2,问电影机应放在离银幕多远的地方?如果把放映机移到离银幕50m远处,要改用多大焦距的镜头?

35.蜡烛到屏的距离是80cm,要能在屏上映出4倍于蜡烛的像,透镜应放在何处?应当用哪一种透镜?

36.图解下列光线之共轭光线方向(见下图)

37.如下图所示,已知像的位置与大小,试图解求物体位置与大小。

38.试用作图法对位于空气中的正透镜组(f′>0)分别对下列物距:

-∞,-2 f′,- f′,- f′/2,0,f′/2,2 f′,∞,

39.试用作图法对位于空气中的负透镜组(f′<0)分别对下列物距:

-∞,2 f′,f′,f′/2,0,- f′/2,-2 f′,∞,

40.下图中,单色平行光束从左方射入每个方框,试画出每个方框内放上什麽物体才会产生图中的效果,出射光束上的单箭头和双箭头分别对应于入射光束的两个边缘。

41.设一物体对正透镜成像,其横向放大率等于-1,试求物平面和像平面的位置,并用作图法验证。

42.有一焦距为50mm的透镜,物高4mm,放在透镜的光轴上,试计算并作图求出物在透镜前100mm和160mm时像的大小和位置。

43.试分析图3-45中有什么错误?

44.有一透镜位于空气中,r1=100mm,d=8mm,n=1.5,若一物体的物距l1=-200mm,经该透镜成像后其像距l2′=50mm,求第二面的曲率半径r2;若物高y1=20mm,求像高。45.有一透镜位于空气中,其r1=95.06mm,r2 =-66.68mm,厚度d=8mm ,n=1.5163。求物距l1=-150mm,物高y1=20mm的物体经该透镜成像后的像距及像的大小。

46.一厚透镜,曲率半径r1=-45mm,r2 =-36mm,厚度d=30 mm,折射率n=1.56,求该透镜的基点位置及焦距。

47.上题中若r1前的介质为空气,r2后的介质为折射率n=1.35的透明油,求此时透镜基点的位置及焦距。

48.双凸透镜两球面的光焦度分别为5和8屈光度,折射率为1.5,中心厚度为18.75mm,求此透镜的主点和焦点的位置。

49.图解下列光组(见下图)。

50.求放在空气中玻璃球的焦距和主面、焦点的位置,并作图表示。已知玻璃球的半径为2mm ,折射率为1.5。

51.上题中玻璃球表面上有一污点,计算从另一侧观察此斑点像的位置和放大率,并用作图法验证之。

52.一个光学系统由透镜组O1和透镜组O2组成,若物点放在O1的物方焦点上,试证明像在O2的像方焦点上,像与物的大小之比等于两透镜组焦距之比。

53.有两个焦距f1′=20mm,f2′=20 mm的薄透镜组成的光组,d=15mm,求合成焦距和基点位置。

54.一个等凸透镜L1和一个负薄透镜L2紧密胶合在一起,使得组合透镜在空气中的焦距为50cm,如果它们的折射率分别是1.50和1.55,又如果L2的焦距是-50cm,确定各面的曲率半径。

55.投影光学系统的聚光器是由两片平凸透镜组成的,透镜的凸面彼此相对,每片透镜的厚度等于12mm,球面顶点间的距离为6mm,其曲率半径等于60mm,玻璃折射率n=1.5163,试求此系统聚光器的焦距及其主面的位置。

56.用焦距分别为60mm和30mm的两单透镜一前一后的组合成目镜,间隔40mm,求目镜的焦距及焦点和主点的位置。

57.有一双胶合物镜,其结构参数为

?r1=83mm n1=1

?d1=2mmn1′= n2=1.6

?r2=26mm

?d2=6mmn2′=n3=1.5

?r3=-87mmn3′=1

?若物距l1=-300mm,物高y1=20mm,求像距及像高各为多少。

?

第三章平面与平面系统

1.试总结单平面镜成像的特点,并指出它在双平面镜及棱镜成像中的应用。

2.证明:光线相继经过几个平行分界面的多层介质时,出射光线的方向只与

入射方向及两边的折射率有关,与中间各层介质无关。

3.证明光楔使垂直入射的光线产生偏向角δ=(n-1)α,其中n是光楔的折

射率。

4.如图所示,光线1和2相互平行,试问:①两光线射到空气中是否还平行?

②如果光线1发生全反射,光线2能否进入空气?③如果平行平板玻璃沉

入水面以下,问题①和②有何变化?

5.如图所示,入射光线方向不变,五棱镜绕两镀银面的交轴转动,求出射光

线的方向。

6.DI-90°棱镜的光路如图所示,求棱镜视场角ω0。

7.求下列光路图中的物象位置及方向。

8. 试用作图法证明,人通过平面镜看到自己全身,平面镜的高度至少应为人身高之半。

9. 平行光经某镜面反射后,反射光如同从镜面一点所发出一样,求此镜面的形状。

10. 从几何上证明:若从A点发出的光线经平面镜反射后射到B点,则此光线的路程较所有由A经该平面倒B的其他光线的路程都要短。

11. 设计一个实验来证明,当平面镜的法线方向改变θ角时,反射光线将改变2θ角。

12. 两个镜子构成一个直角,如图1所示,光线AB被这两个镜子反射,证明反射光线CD 总是平行于AB,并且方向相反、与入射角关。

..................

........................图1..........................................................................图2

13. 如图2所示,M和M'为二正交平面镜,AA'为一物体,用绘图法求出AA′经二镜反射后成像之位置。

14. 在图3中,单色平行光束从左方射入每个方框,试画出每个方框内放上什麽物体才会产生图中的效果。出射光束的单箭头和双箭头分别对应于入射光束的两个边缘。不带箭头的线表示出射光束的其他边缘。

....................................图3

15. 一人沿水面法线方向看池底的石块,池深h=1m,在离水面h'处得石块的像,问等于多少?

16. 空气中一光线以45°的入射角照射到一块冰上,这条光线在冰内以30°角折射,问

?冰的临界角有多大?

?一粒灰尘被嵌在冰表面下2cm处,沿正入射方向看去时,它的表观深度是多少?

17. 试求厚度h=10cm,表面平行的玻璃板(n=1.5)使以角i=70°入射的光侧移了多少?

18. 一光线垂直于厚度为20mm的平面玻璃板入射,问平面板应转动多大角度,才能使出射光线下移5mm,玻璃板的折射率为1.5163。

19. 光较仪物镜焦距为200mm,问平面镜转动多大角度时标尺上的中心点移动4mm。

20. 试用作图法证明平行光在如图4所示的全反射直角棱镜中所走的光路,等效于光通过厚度等于该棱镜等腰边边长的平行平面板的光路。

............图4

21. 如果上题中的全反射直角棱镜是由冰制成的,假定冰的折射率为1.196,问冰棱镜对如图2-36所示的光束能否起全反射的作用?

22. 在一烧杯中倒入n=1.573,深60mm的油;再倒入n=1.450,深80mm的酒精。在烧杯底面放置一银币,当观察者垂直向下观察时,银币位于何处?

23. 为了从坦克内部观察外界目标,需要在坦克壁上开一个孔,假定坦克壁厚200mm,孔宽120mm,在孔内安置一块折射率n=1.5163的玻璃,厚度与装甲厚度相同。问能看到外界多大的角度范围?

24. 对教材所示的转像系统,如果要求系统中不采用直角屋脊棱镜,问该系统应如何组成?

25. 试判别图5所示转像系统的转像特性,并画出像的坐标方向。

............图5

26. 一个折射棱角为60°的色散棱镜,对某一波长的光的最小偏向角为58°,试求棱镜介质对该波长光的折射率。

27. 一个玻璃做的色散棱镜,折射棱角为72°,对某色光的折射率为1.66,浸没在水中,试求在此情况下该色光的最小偏向角(水的折射率为1.33)。

28. 色散棱镜的折射棱角a是否可以任意增大?当n=1.5时,a角将被限制为何值?

29. 已知一光楔nF=1.52146,nC=1.5139,出射光线F和C之夹角dFC<1?,求光楔之顶角。

第四章光学系统中的光束限制

1.为什么孔径光阑、入瞳和出瞳是物象关系?又是怎样相共轭的?

2.孔径光阑在什麽位置时,物镜的口径最小?物方远心光路的孔径角为u,物镜的焦距

为f1,求孔径光阑的口径,并画出相应的光路图。

3.两个薄透镜L1和L2,焦距f′分别为f1′=90mm,f2′=30mm,口径分别为D1=60mm,

D2=40mm,相隔50mm。在两透镜之间离L2为20 mm处放一直径为20mm的圆孔光源。试对L1前120 mm处的轴上物点,求孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳的位置及大小。

4.有一光学系统的光阑位置如图所示。在视场光阑处未加场镜之前,其出瞳位于F′处,

视阑(视场光阑简称)处加一场镜后,出瞳移至F2′上。F′是整个光学系统的象方焦点,F2′是像方焦点。试作出相应的光路图,并指出场镜的焦距是多少?

5.有一焦距f′=10mm的光组,透镜框直径AB=4.0cm,在光组前5.0cm处有一孔径为

Q1Q2=3.0cm的光孔,如物体在光组前l=-100cm处,求光组入射光瞳和出射光瞳的位置以及入射窗和出射窗的位置。

6.两个口径为50mm,像方焦距分别为100mm和60mm的薄透镜,像距40mm。以一

直径为20mm的圆孔光阑放在两透镜之间。如果一个高40mm的物放在第一个透镜左方100mm处。求:(1)入射光瞳的位置和大小。(2)处射光瞳的位置和大小。(3)像的位置,并绘出自物的顶端发出的主光线的路径。

7.由f1′=200mm和f2′=10mm两个薄透镜组成的光组,前组直径D1=40mm,后组直径

D2=20mm,间隔d=210mm,在前组直径的像方焦点上有一直径为10mm的光孔。

如物体在无限远,求入瞳、出瞳、孔径光阑、入窗、出窗、视场光阑的位置和大小。

8.光学系统的四根入射光路和孔径光阑、视场光阑的位置如图所示,求入瞳、出瞳及

入窗、出窗的位置,并指出主光线。

9.图解下列光组(见图4-16)

1.已知孔径光阑Q1Q2,求入瞳、出瞳位置。

2.已知入瞳Q1′Q2′的位置,求出瞳位置。

10.一种照相机的底片框大小是24×37mm,作为视场光阑。若照相机的焦距

为50mm,求当物距为1m和30m时的视场光阑。

11.双凸透镜厚度为d,用折射率为n>1的玻璃制成。试讨论轴上物点各种位置时,此

厚透镜的孔径光阑位置。

12.讨论影象法测量时,为提高测量精度而采用远心光路的道理。

13.试述平面上为什麽能获得空间象?

14.光学系统为什麽存在着景深?景深与那些因素有关?照相机为了取得大

的景深,往往是取大光圈指数,这是为什麽?

15.图示望远镜物镜口径D1=50mm,焦距f1′=200mm;目镜口径D2=10mm,焦

距f2′=20mm,求

(1)此望远镜的光瞳、窗、孔径光栏、视场光栏的位置和大小。(2)视场角的大小。

第六章像差理论

1.为什麽对于大孔径系统小量的球差也会形成较大的弥撒斑?

2.为什麽至少要对两条光线计算球差时,一定要选边光和0.707带光进行计算?

3.已知f′=20mm,n′=1.5163的单薄透镜,试用整体弯曲求其最佳面形。

4.何谓正弦条件,它等晕条件有什麽不同?

5.像散和场曲有什麽关系?各自是如何度量的?

6.畸变在单色象差中与其它几种单色象差有什麽共同之处?又有什麽不同之处?

7.为什麽说轴上点位置色差比球差更严重地影响成像清晰?

8.白光有哪几种像差?它们是如何定义的?这些像差都如何计算?简单说明像差的成

因。

9.各种像差对成像质量有什麽影响?为什麽必须控制它们在某一数值之内?要消除或

减小这些像差通常都采用什麽方法?

10.光学系统的视场、孔径大小与各种像差有何联系?

11.讨论透镜产生球差和色差的原因,如何有效的消除这两种像差?

第七章典型光学系统

1.人眼有哪几种缺陷,如何矫正?

2.正常人眼的远点既然在无限远处,为什麽我们看不清远处的物体?

3.一远视眼之人,其近点为105cm,今欲看见放在眼前25cm处之物品,求其所需眼

镜的光焦度。

4.对正常人来说,观察前方1m远的物体,问眼睛需要调节多少视度?

5.某人戴着250度的近视眼镜,此人的远点距离等于多少?眼睛的焦距等于多少?

6.人眼的分辨本领和瞄准精度有何区别?正常人眼的分辨本领约为多少?而瞄准精度

又约为多少?

7.有一个放大镜,其放大率为10倍,问它的焦距和光焦度各是多大?

8.焦距仪上测微目镜的焦距f′=17mm,设使用十字丝叉线瞄准,问瞄准误差等于多少?

若用双线夹线瞄准,问瞄准误差为多少?

9.有一焦距为50mm,口径为50mm的放大镜,眼睛到它的距离为125mm,求放大镜

的视角放大率及视场。

10.什麽叫人眼的瞄准精度,它和分辨本领有何区别?

11.试设计一付直径56mm,200“度”(0.5m-1)近试眼镜片。设眼镜片玻璃折射率n=1.523,

厚度d=1.1mm。第一曲率半径r1=110.6mm。

12.试分析目视显微系统测量精度受哪些因素的影响?

13.某显微镜备有焦距16mm、4mm和1.9mm的物镜和放大率为5×和10×的目镜。问:

(1)最大的总放大率是多少?(2)最小的总放大率为?每个物镜都在其第二焦点外16cm处成像。

14.一架显微镜,物镜焦距为4mm,中间像成于物镜第二焦点后面160mm处,如果目

镜是20倍,问显微镜的总放大率是多少?

15.显微镜的放大率为50、目镜放大率为10,问显微镜焦距f′=?目镜焦距f目′=?物镜

放大率?=?若物距l=60mm,求物镜的共轭距和焦距。

16.已知显微镜物平面和像平面之间的距离为180mm,横向放大率等于-5,求该物镜组

的焦距和离开物平面的距离。

17.一台读数显微镜物镜放大倍数-4,测微目镜的焦距f′=20mm,使用双线平分瞄准,

问瞄准误差等于多少?

18.如欲辨别0.0005的微小物体,求显微镜的放大率最少应为多少?数值孔径取多少较

为合适?

19.已知显微镜目镜Γ=15,问焦距为多少?物镜?=-2.5,共轭距为180mm,求其焦距及

物、像方截距。问显微镜总放大率为多少?总焦距为多少?和放大镜比较有什麽相同处和不同处?

20.为什麽调节显微镜时镜筒作整体移动,而不改变筒长;调节望远镜时则需要调节目

镜相对与物镜的距离?

21.一架显微镜的放大率为160倍,它的目镜放大率为8倍,如果换用一个焦距f′=10mm

的目镜,这时显微镜的放大率将是多大?

22.已知显微镜目镜Γ=12.5,物镜β=4,共轭距为180mm,求f目′=?,f物′=?,物距

l1=?。

23.假定显微镜物镜由相隔20mm的两个薄透镜构成,物平面和象平面之间的距离为

180mm,放大率β=-10,要求近轴光线通过二透镜组时的偏叫Δu1和Δu2相等,求二透镜的焦距。

24.有一生物显微镜,物镜数值孔径NA=0.5,物体大小2y=0.4mm,照明灯丝半径为0.6mm,

灯丝到物面距离为100mm,采用临界照明,求聚光镜的焦距和通光口径。

25.显微镜和望远镜的分辨本领各是如何定义的,有什麽不同之处?为什麽?

26.有一望远镜,物镜焦距f1′=500mm,相对孔径D/ f1′=1/10,今测得出直径为2.5mm,

试求望远镜的放大率和目镜的焦距。

27.用刻普勒望远镜分辨10km处相隔100mm的两个物点,试求:

o望远镜至少应选用多大倍率(正常倍率);

o当筒长L=465mm时,物镜和目镜的焦距;

o保证人眼极限分辨角为1′时,物镜口径D1=?;

o物方视场角2ω=2°,象方视场角2ω′=?;

o如果视度调节±5m-1,目镜应移动多少距离?

28.设计一台具有双透镜组负一倍转象系统的望远镜,已知:放大率Γ=-6,

物方视场角2ω=8°,镜筒长度L=1000mm,出瞳直径D′=4mm,设入瞳与物镜重合,轴外光束渐晕系数K=1/3,转像透镜的通光直径与中间像面相等。求:

o系统的入射光瞳位置和大小;

o物镜的焦距;

o转象系统的焦距和间隔;

o目镜的焦距;

o各镜组的通光孔径;

o场镜的焦距;

o望远镜的出瞳位置;

o目镜的视场;

o目镜的通光孔径;

o视度调节±5m-1时,目镜的移动量。

29.相对孔径D/f′=1/2的照相物镜,其理论分辨率为多少线对?

30.使用f′=50mm的照相物镜,景深是多少?

31.使用f′=75mm的照相物镜,其远近景深各为多少?

32.以知一个投影系统有两个物镜,β分别为-50和-100。光学系统物象共轭距为2000mm。

投影屏直径为500mm,采用物方远心光路,试求两个物镜的焦距、物距、象距及象方视场角。

33.在投影仪物镜换倍时,为什麽照明系统聚光镜也要跟着变换?

34.试分析测量用的投影仪对投影物镜的成像质量有什麽要求?为什麽?

35.投影仪物镜换倍时,为什麽照明系统聚光镜也要跟着变换?

36.一个投影仪用5倍的投影物镜,当像平面与影屏不重合而外伸10mm时,则需移动

物镜使其重合。试求物镜此时的移动方向和移动距离。

37.用投影仪测量工件的轮廓是投影还是成像?如果是成像,为什麽采用远心照明?如

果是投影,为什麽物镜要采用物方远心光路?

第二章 几何光学知识

第二章几何光学知识 光是一种电磁波,具有波动和微粒两重性。几何光学是撇开光的波动性,仅以光的直线传播性质为基础,研究光在透明介质中的传播问题。 第一节基本概念 一、光的基本性质 (一)发光体和发光点 所有本身能发光的物体,称为发光体或光源。如太阳、电灯。不考虑发光体的大小时,可将其视为发光点或点光源,以下讨论中提到的光源,即常指点光源。 (二)光波和光速 光作为一种电磁波,有一定的波长,故又光波。 人眼可见的光波称为可见光,其波长范围为380~760nm, 在电磁波谱中的位置见图2-1-1。在可见光区域之外的 两端为紫外光区(小于380 nm一端)和红外光区(大于 760 nm一端),人眼不能见。单一波长的光具有特定的 颜色,称为单色光。几种单色光混合后产生的光称为复 色光。阳光即是一种复色光。 不同波长的光波在真空中均以完全相同的速度传播,每秒 为30万千米。光波在不同密度介质中的传播速度不同, 均比在真空中要小。如空气中的光速较小,但近似于真 空中的光速。图2-1-1 可见光在电磁波谱中的位置联(三)光线和光束 几何光学在研究光的传播时,并不把光当作电磁波来研究波动的能量传播问题,而只看作是简单的光线传播,即把“光线”看成是无直径、无体积、有一定方向的几何线条,用来表示光能传播的方向。 有一定关系的一些光线集合起来,称为光束。由一发光点发出的光束,称为散光束。发光点或会聚点在无穷远时,光束中的所有光线互相平行,称为平行光束。这些都属于同心光束。而当光束中的光线既不相交于一点又不互相平行时,称为像散光束。 二、光的基本定律和原理 (一)直线传播定律 1、定律:均匀介质中,光是沿着直线传播的。 2、注意:本定律只在一定条件下成立,如:在不均匀的介质中光线将发生弯曲;光线遇到直径接近光波波长的小孔时将发生衍射现象而偏离直线。 (二)独立传播定律 定律:来自不同方向的光线相遇时互不影响,仍朝各自的方向前进。 注意:本定律只适用于不同光源发出的光。如光线自同一光源发出后分为两束光,传播后相交,可发生干涉现象。

凸透镜成像规律专题

第十四周专题训练—凸透镜成像的规律 一、选择题(本大题共27小题,共54.0分) 1.在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,某实验小组所描绘的图线如图所示.图线中A、B、C三点分别与蜡 烛在光具座上移动过程中的三个位置相对应.则下列说法正确的是( C ) A.蜡烛处于AB间某一位置时,成倒立、缩小的实像 B.蜡烛处于BC间某一位置时,成倒立、放大的实像 C.将蜡烛从C移动到B的过程中,所成像逐渐增大 D.将蜡烛从B移动到A的过程中,所成像逐渐减小 2.将点燃的蜡烛放在离凸透镜25cm处,恰好能在光屏上得到一个等大清晰的像,物体 放在离凸透镜15cm时,成像的规律与下列哪种成像规律相同( A ) A. 投影仪 B. 照相机 C. 放大镜 D. 近视眼镜 3.物理课上,小阳利用如图所示的实验装置探究凸透镜成像规律,他将蜡烛从大于二倍焦距处向凸透镜焦点移动的过程中,下列说法中正确的是( B ) A.像始终是正立 B.像始终是倒立 C.像始终是缩小的 D.像始终是虚的 4.关于放大镜、照相机、幻灯机和投影仪四种光学仪器的成像 情况,下列说法中正确的是( C ) A.放大镜成正立、放大的实像 B. 照相机成正立、缩小的实像 C. 幻灯机成倒立、放大的实像 D. 投影仪成正立、放大的虚像 5.小丽在做探究凸透镜成像规律的实验时,将焦距为10cm的薄凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上20cm刻度线处,移动光屏至65cm刻度线处,烛焰在光屏上成清晰的像,如图所示.请结合此实验判断下列说法正确的是( D ) A.如图所示的实验现象能够说明幻灯机的成像特点 B.保持凸透镜不动,若要在光屏上得到更大的清晰的像,应将蜡烛右移,光屏左移 C.保持凸透镜不动,若将点燃的蜡烛放在光具座35cm刻度线处,移动光屏,在光屏上可呈现烛焰清晰的倒立缩小的像 D.保持凸透镜不动,若将点燃的蜡烛放在光具座80cm刻度线处,将光屏放在光具座上透镜的左侧,移动光屏,在光屏上可呈现烛焰清晰的倒立缩小的像 6.如图所示,向透明塑料袋内吹气后,将袋口扎紧,再在袋口下挂一重物,将它放入盛水的玻璃容器中,就成了一 个“空气透镜”.当平行光束射到这个“空气透镜”上时,射出的激光束将成为( B ) A. 会聚光束 B. 发散光束 C. 平行光束 D. 不能确定 7.放电影试镜头时,发现银幕上的影像小了一点,为了使画面更大一些,应当调整放映机( D ) A.离银幕近一些,胶片离镜头远一些 B. 离银幕近一些,胶片离镜头近一些 C. 离银幕远一些,胶片离镜头远一些 D. 离银幕远一些,胶片离镜头近一些 8.用照相机照相时,突然镜头上落下一个小昆虫,洗出的相片将会出现的现象是( A ) A.相片上有一个昆虫的黑影 B. 相片上有一个昆虫缩小的像 C. 相片上有一个昆虫放大的像 D. 没有昆虫的黑影和像,但比正常情况暗一些 9.智能手机有拍照功能,如图所示,将放在自拍杆上给自己拍照,和直接手拿手机给自己拍照 相比,从光学的角度看自拍杆的作用是( B ) A. 增大物距 B. 增大像距 C. 使像更清楚 D. 使像大一些

凸透镜成像规律专题

第十四周专题训练—凸透镜成像得规律 一、选择题(本大题共27小题,共54、0分) 1、在做“探究凸透镜成像得规律”实验时,某实验小组所描绘得图线如图所示.图线中 A、B、C三点分别与蜡烛在光具座上移动过程中得三个位置相对应.则下列说法正确得 就是( C ) A、蜡烛处于AB间某一位置时,成倒立、缩小得实像 B、蜡烛处于BC间某一位置时,成倒立、放大得实像 C、将蜡烛从C移动到B得过程中,所成像逐渐增大 D、将蜡烛从B移动到A得过程中,所成像逐渐减小 2、将点燃得蜡烛放在离凸透镜25cm处,恰好能在光屏上得到一个等大清晰得像,物体放在离凸透镜15cm时,成像得规律与下列哪种成像规律相同( A ) A、投影仪 B、照相机 C、放大镜 D、近视眼镜 3、物理课上,小阳利用如图所示得实验装置探究凸透镜成像规律,她将蜡烛从大于二倍焦距处向凸透镜焦点移动得过程中,下列说法中正确得就是( B ) A、像始终就是正立 B、像始终就是倒立 C、像始终就是缩小得 D、像始终就是虚得 4、关于放大镜、照相机、幻灯机与投影仪四种光学仪器得成 像情况,下列说法中正确得就是( C ) A、放大镜成正立、放大得实像 B、照相机成正立、缩小得实像 C、幻灯机成倒立、放大得实像 D、投影仪成正立、放大得虚像 5、小丽在做探究凸透镜成像规律得实验时,将焦距为 10cm得薄凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,将点燃得蜡烛放置在光具座上 20cm刻度线处,移动光屏至 65cm刻度线处,烛焰在光屏上成清晰得像,如图所示.请结合此实验判断下列说法正确得就是( D ) A、如图所示得实验现象能够说明幻灯机得成像特点 B、保持凸透镜不动,若要在光屏上得到更大得清晰得像,应将蜡烛右移,光屏左移 C、保持凸透镜不动,若将点燃得蜡烛放在光具座35cm刻度线处,移动光屏,在光屏上可呈现烛焰清晰得倒立缩小得像 D、保持凸透镜不动,若将点燃得蜡烛放在光具座80cm刻度线处,将光屏放在光具座上透镜得左侧,移动光屏,在光屏上可呈现烛焰清晰得倒立缩小得像 6、如图所示,向透明塑料袋内吹气后,将袋口扎紧,再在袋口下挂一重物,将它放入盛水得玻璃容器中,就成了一个“空气透镜”.当平行光束射到这个“空气透镜”上时,射出得激光束将成为( B ) A、会聚光束 B、发散光束 C、平行光束 D、不能确定 7、放电影 试镜头时, 发现银幕 上得影像 小了一点,为了使画面更大一些,应当调整放映机( D ) A、离银幕近一些,胶片离镜头远一些 B、离银幕近一些,胶片离镜头近一些 C、离银幕远一些,胶片离镜头远一些 D、离银幕远一些,胶片离镜头近一些 8、用照相机照相时,突然镜头上落下一个小昆虫,洗出得相片将会出现得现象就是( A ) A、相片上有一个昆虫得黑影 B、相片上有一个昆虫缩小得像 C、相片上有一个昆虫放大得像 D、没有昆虫得黑影与像,但比正常情况暗一些 9、智能手机有拍照功能,如图所示,将放在自拍杆上给自己拍照,与直接手拿手机给自己拍照相 比,从光学得角度瞧自拍杆得作用就是( B ) A、增大物距 B、增大像距 C、使像更清楚 D、使像大一些

几何光学的基本原理

第三章几何光学 本章重点: 1、光线、光束、实像、虚像等概念; 2、Fermat原理 3、薄透镜的物像公式和任意光线的作图成像法; 4、几何光学的符号法则(新笛卡儿法则); 本章难点: 5、理想光具组基点、基面的物理意义; §3.1 几何光学的原理 几何光学的三个实验定律: 1、光的直线传播定律——在均匀的介质中,光沿直线传播; 2、光的独立传播定律——光在传播过程中与其他光束相遇时,不改变传播方 向,各光束互不受影响,各自独立传播。 3、光的反射定律和折射定律 当光由一介质进入另一介质时,光线在两个介质的分界面上被分为反射光线和折射光线。 反射定律:入射光线、反射光线和法线在同一平面内,这个平面叫做入射面,入射光线和反射光线分居法线两侧,入射角等于反射角 光的折射定律:入射光线、法线和折射光线同在入射面内,入射光线和折射光线分居法线两侧,介质折射率不仅与介质种类有关,而且与光波长有关。 §3.2 费马原理 一、费马原理的描述:光在指定的两点间传播,实际的光程总是一个极值(最大值、最小值或恒定值)。 二、表达式 ,(A,B是二固定点) Fermat原理是光线光学的基本原理,光纤光学中的三个重要定律——直线传播定律,反射定律和折射定律()——都能从Fermat原理导出。 §3.3 光在平面界面上的反射和折射、光学纤维 一、基本概念:单心光束、实像、虚像、实物、虚物等 二、光在平面上的反射 根据反射定律,可推导出平面镜是一个最简单的、不改变光束单心性的、能成完善像的光学系统. 三、单心光束的破坏(折射中,给出推导) 四、全反射 1、临界角

2、全反射的应用 全反射的应用很广,近年来发展很快的光学纤维,就是利用全反射规律而使光线沿着弯曲路程传播的光学元件。 2、应用的举例(棱镜) §3.4 光在球面上的反射和折射 一、基本概念 二、符号法则(新笛卡儿符号法则) 在计算任一条光线的线段长度和角度时,我们对符号作如下规定: 1、光线和主轴交点的位置都从顶点算起,凡在顶点右方者,其间距离的数值为正,凡在顶点左方者,其间距离的数值为负。物点或像点至主抽的距离,在主轴上方为正,在下方为负。 2、光线方向的倾斜角度部从主铀(或球面法线)算起,并取小于π/2的角度。由主轴(或球面法线)转向有关光线时,若沿顺时针方向转,则该角度的数值为正;若沿逆时针方向转动时,则该角度的数值为负。 3、在图中出现的长度和角度只用正值。 三、球面反射对光束单心性的破坏 四、近轴光线条件下球面反射的物像公式 五、近轴光线条件下球面折射的物像公式(高斯公式) 六、高斯物像公式 七、牛顿物像公式(注意各量的物理意义) 八、例题一个折射率为1.6的玻璃哑铃,长20cm,两端的曲率半径为2cm。若在哑铃左端5cm处的轴上有一物点,试求像的位置和性质。 §3.5 薄透镜 一、基本概念: 凸透镜、凹透镜、主轴、主截面、孔径、厚透镜、薄透镜、物方焦平面、像方焦平面等 二、近轴条件下薄透镜的成像公式 如果利用物方焦距和像方焦距

凸透镜成像规律专题练习

凸透镜成像规律专题练习例题1、[1996年] 当烛焰离凸透镜40厘米时,在凸透镜另一侧的光屏上可得到一个倒立的、放大的实像。该凸透镜的焦距可能为() A 50厘米 B 40厘米 C 30厘米 D 10厘米 例题2、[1999年] 一凸透镜的焦距在10—20厘米之间,当物体距透镜25厘米时,所成的像一定是() A 缩小的像 B 放大的像 C 正立的像 D 倒立的像。 例题3、[2003年] 物体放在凸透镜的主光轴上,在距透镜40厘米处的光屏上得到一个倒立、放大的像,则该透镜的焦距可能为() A 40厘米 B 30厘米 C 20厘米 D 10厘米 例题4、[2001年] 物体放在凸透镜前12厘米处,在透镜一侧的光屏上成一个倒立放大的像。当物体距凸透镜8厘米,所成的像() A 一定是倒立放大的实像 B 可能是倒立缩小的实像 C 可能是正立放大的虚像 D 可能是正立等大的虚像 例题5、[2006年]在图4中,凸透镜焦距为10厘米, 为了找到像的位置,光屏应在光具座的____________厘米 刻度范围内移动(选填“60-70”或“大于70”);保持透镜位置 不变,当蜡烛在45厘米刻度处时,移动光屏,________ 在光屏上成像(选填“能”或“不能”) 例题6、[2005年]某小组同学在“研究凸透镜成像规 律”的实验中,记下所用凸透镜的焦距,按正确的方法安装和调节好实验装置。他们在光具座上先固定焦距为f1的凸透镜,按表一中的物距u依次进行实验,每次都使光屏上烛焰的像最清晰,并将相应的像距v记录在表一中。然后他们换用焦距为f2的凸透镜,重复上述实验,并将数据记录在表二中。(已知f1<f2) 表一(凸透镜的焦距为f1)表二(凸透镜的焦距为f2) (1 可得出的初步结论是:_____________________________________。 (2)分析比较实验序号______________________数据中的物距u与像距v的关系及相关条件,可得出的初步结论是:不同的凸透镜,当它们成实像时,物距相同,像距随焦距的增大而增大。 例题7、[1998年] 一个凸透镜的焦距为10厘米,当物体离凸透镜的距离大于两倍焦距时,像离凸透镜的距离可能为() A 5厘米 B 10厘米 C 15厘米 D 20厘米 例题8、[2002年] 物体放在凸透镜前某一位置时,在透镜另一侧离透镜10厘米的光屏上成一倒立缩小的像。当物体移至凸透镜前10厘米处,所成的是() A 倒立缩小的实像 B 倒立放大的实像 C 正立放大的虚像 D 正立等大的虚像 例题9、[2004年A组] 蜡烛放在离凸透镜20厘米的主光轴上,在透镜的另一侧光屏上得到放大的像,若把蜡烛向透镜方向移动8厘米,则所成的像一定是() A 缩小的 B 放大的 C 正立的 D 倒立的

完整版凸透镜成像规律试题及答案

探究凸透镜成像规律 一、单选题: 1、物体到凸透镜的距离为u=8cm时,在透镜中看到正立的像,当物体到透镜的距离为u=10cm 时,在光屏上看到倒立的像,当物体到透镜的距离为下列各值时,对像的性质判断正确的是()A.u=20cm时,成倒立缩小的像B.u=15cm时,成正立放大的像 C.u=9cm时,成倒立缩小的像D.u=5cm时,成倒立放大的像 2、物体到凸透镜距离为10cm时,成倒立放大的实像,当物体到该透镜的距离为18cm时,成倒立缩小的实像,则该凸透镜的焦距f的范围为() A.10cm<f<18cm B.5cm<f<9cm C.9cm<f<10cm D.18cm<f<20cm 3、物体通过凸透镜可成() A.正立、缩小的虚像B.正立、放大的虚像 C.倒立、放大的虚像D.正立、放大的实像 4、放幻灯时,幻灯片应放在() A.透镜的焦点以内B.透镜的两倍焦距以外 C.透镜焦点以外的任一位置D.透镜两倍焦距以内,一倍焦距以外 5、某凸透镜的焦距为10cm,当物体沿主光轴从距离透镜30cm处向15cm处移动时,则()A.像变大,像距变大B.像变小,像距变小 C.像先变小后变大,像距变大D.像先变小后变大,像距变小 二、填空题: 6、当物距在1倍焦距和2倍焦距之间时,像距________焦距,得到了________实像. 7、在“研究凸透镜成像”的实验中,为了使像成在光屏的中心,必须使 烛焰、透镜、光屏的中心大致在___________.实验中,物体距离凸透 镜24cm,在光屏上得到一个放大的像,此凸透镜焦距的范围是_________. 8、在凸透镜成像时,当物体由很远处以速度v匀速移近,直到接触凸透镜的整个过程中,像与物体间的距离是________,像移动的速度是________. 9、物体从焦点处向2倍焦距以外沿主轴移动,在这个过程中,物体的像距如何变化?________;像的大小如何变化?________;像的虚实如何变化?________. 10、当物体离凸透镜的距离________2倍焦距时,凸透镜成倒立、缩小的实像,这是________的工作原理;当物体离凸透镜的距离在________之间时,凸透镜成倒立、放大的实像,这是 ________的工作原理;当物体离凸透镜的距离________时,凸透镜成正立的、放大的虚像,这是________的工作原理. 三、作图题: 11、把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方,在光屏上出现了明亮、清晰的烛焰的像,如图所示,请完成光路 图.

(完整版)探究“凸透镜成像规律”的实验专题

探究“凸透镜成像规律”的实验专题 1.在探究“凸透镜成像规律”的实验中: (1)在光具座上从左至右依次放置蜡烛、和光屏,点燃蜡烛,调整烛焰、透镜和光屏的中心在同一高度上,这样做的目的是. (2)如图甲所示,让一束平行光通过凸透镜后在光屏上得到一个最小最亮的光点,则可得到凸透镜的焦距.器材处于图乙所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,这与(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)的成像特点相同. (3)记录实验数据如下表,请将所缺的实验数据和像的性质补充完整. 实验序号物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 30 15 ① 2 20 ②倒立、等大的实像 3 15 ③倒立、放大的实像 4 6 无正立、放大的虚像 请根据实验序号4的成像规律,写出在生活中的一个应用④. (4)在图乙中如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变,把光屏向右移动一小段距离后,要想在光屏上再次得到清晰的像,可在蜡烛与凸透镜之间放一个焦距合适的眼镜(选填”近视”或”远视”). 2.某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,选用了焦距未知的凸透镜. (1)如图甲所示,该凸透镜的焦距为cm. (2)如图乙所示,想在光屏上得到烛焰清晰的像,需将蜡烛向(填“左”或“右”)移动,此时光屏上能得到一个倒立(填“放大”或“缩小”)的实像,(填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”)就是根据此原理工作的. (3)在光屏上得到清晰的像后,该同学把他的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间,光屏上烛焰的像变模糊了,在不改变凸透镜和光屏位置的情况下,若想在光屏上再一次得到烛焰清晰的像,他应该将蜡烛向(填“左”或“右”)移动. (4)当蜡烛距离透镜很近时,无论怎样移动光屏都找不到像了,小明撤去光屏,从(选填“光屏一侧”或“蜡烛一侧”)向透镜方向看去,可以观察到蜡烛的像. 3.在做“探究凸透镜成像的规律”实验中,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点,如图所示.

第三章__几何光学的基本原理复习课程

第三章__几何光学的 基本原理

第三章几何光学的基本原理 3.眼睛E和物体PQ之间有一块折射率为1.5的玻璃平板(如图所示),平板的厚度d为30cm。求物体PQ的像Q P' '与物体PQ之间的距离2d为多少? 已知:1 = n,5 1. = 'n,cm d30 = 求:? = 2 d 解: 由图可知 1 2i QN Q Q d sin = ' =, 设x QN=,即光线横向的偏移,则 1 2i x d sin =(1) 在入射点A处,有 2 1 i n i n sin sin' = 在出射点B处,有 1 2 i n i n' = 'sin sin,因此可得1 1 i i' = 即出射线与入射线平行,但横向偏移了x。 由图中几何关系可得:()()2 1 2 2 1 i i i d i i AB x- = - =sin cos sin 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

收集于网络,如有侵权请联系管理员删除 又因为 1i 和2i 很小,所以 12≈i cos , ()2121i i i i -≈-sin 而 21i n ni '= ,所以 1121 i n i n n i '='= 则 ()??? ??'-=-=11211i n i d i i d x ,即 ??? ??'-'=n n di x 11 (2) (2)式代入(1)式得 cm d d n n i i d d 103 1 511511112==??? ??-=??? ??'-'≈ .. 6.高5cm 的物体距凹面镜顶点12cm ,凹面镜的焦距是10cm ,求像的位置及高度,并作光路图。 已知:cm y 5=, cm s 12-=,cm f 10-=' 求:?='s ?='y 作光路图 解:根据 f s s '='+1 11 得601 121101111-=+-=-'='s f s , cm s 60-='∴ 又据 n n s s y y '?'=' ,而 n n -=' 所以得 cm y s s y 25512 60-=?---='-=' 光路图(cm r cm r f 20102 -=∴-== ',Θ )C 为圆心。 7. 一个5cm 高的物体放在球面镜前10cm 处,成1cm 高的虚像。求:(1)此镜的曲率半径;(2)此镜是凸面镜还是凹面镜?

凸透镜成像规律专题

凸透镜成像规律专题Revised on November 25, 2020

第十四周专题训练—凸透镜成像的规律 一、选择题(本大题共27小题,共分) 1.在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,某实验小组所描绘的图线如图所示.图线中A、B、C 三点分别与蜡烛在光具座上移动过程中的三个位置相对应.则下列说法正确 的是(C) A. 蜡烛处于AB间某一位置时,成倒立、缩小的实像 B. 蜡烛处于BC间某一位置时,成倒立、放大的实像 C. 将蜡烛从C移动到B的过程中,所成像逐渐增大 D. 将蜡烛从B移动到A的过程中,所成像逐渐减小 2.将点燃的蜡烛放在离凸透镜25cm处,恰好能在光屏上得到一个等大清晰的像,物体放在离凸透镜15cm时,成像的规律与下列哪种成像规律相同(A) A. 投影仪 B. 照相机 C. 放大镜 D. 近视眼镜 3.物理课上,小阳利用如图所示的实验装置探究凸透镜成像规律,他将蜡烛从大于二倍焦距处向凸透镜焦点移动的过程中,下列说法中正确的是 (B) A. 像始终是正立 B. 像始终是倒立 C. 像始终是缩小的 D. 像始终是虚的 4.关于放大镜、照相机、幻灯机和投影仪四种光学仪器的成像情况,下列说法中正确的是 (C) A. 放大镜成正立、放大的实像 B. 照相机成正立、缩小的实像 C. 幻灯机成倒立、放大的实像 D. 投影仪成正立、放大的虚像

5.小丽在做探究凸透镜成像规律的实验时,将焦距为10cm的薄凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上20cm刻度线处,移动光屏至65cm刻度线处,烛焰在光屏上成清晰的像,如图所示.请结合此实验判断下列说法正确的是(D) A. 如图所示的实验现象能够说明幻灯机的成像特点 B. 保持凸透镜不动,若要在光屏上得到更大的清晰的像,应将蜡烛右移,光屏左移 C. 保持凸透镜不动,若将点燃的蜡烛放在光具座35cm刻度线处,移动光屏,在光屏上可呈现烛焰清晰的倒立缩小的像 D. 保持凸透镜不动,若将点燃的蜡烛放在光具座80cm刻度线处,将光屏放在光具座上透镜的左侧,移动光屏,在光屏上可呈现烛焰清晰的倒立缩小的像 6.如图所示,向透明塑料袋内吹气后,将袋口扎紧,再在袋口下挂一重物,将它放入盛水的玻璃 容器中,就成了一个“空气透 镜”.当平行光束射到这个“空气 透镜”上时,射出的激光束将成为 (B) A. 会聚光束 B. 发散光束 C. 平行光束 D. 不能确定 7.放电影试镜头时,发现银幕上的影像小了一点,为了使画面更大一些,应当调整放映机 (D) A. 离银幕近一些,胶片离镜头远一些 B. 离银幕近一些,胶片离镜头近一些 C. 离银幕远一些,胶片离镜头远一些 D. 离银幕远一些,胶片离镜头近一些 8.用照相机照相时,突然镜头上落下一个小昆虫,洗出的相片将会出现的现象是(A) A. 相片上有一个昆虫的黑影 B. 相片上有一个昆虫缩小的像 C. 相片上有一个昆虫放大的像 D. 没有昆虫的黑影和像,但比正常情况暗一些 9.智能手机有拍照功能,如图所示,将放在自拍杆上给自己拍照,和直接手拿手机 给自己拍照相比,从光学的角度看自拍杆的作用是(B) A. 增大物距 B. 增大像距 C. 使像更清楚 D. 使像大一些

凸透镜成像规律练习题(答案)

1.小明同学在探究“凸透镜成像规律及应用”的活动中,选用了焦距未知的凸透镜。 (1)将凸透镜安装在光具座上,用平行光作光源,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为_______cm。 (2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,并调整蜡烛火焰、凸透镜及光屏三者的中心,使其大致在_______上,为实验探究做好准备。 (3)如图乙所示,将点燃的蜡烛移到标尺10cm处,再移动光屏,直到在光屏上得到一个清晰的像为止。生活中________就是利用这一成像原理来工作的。 (4)在图乙所示情况下,保持光屏和凸透镜的位置不变,将蜡烛向左移动一段距离后,为了在光屏上再次得到清晰的像,应在凸透镜左侧附近安装一个焦距适当的________(凸透镜/凹透镜),这与____________________________(近视/远视)的矫正相似。 【答案】10 同一高度照像机凹透镜近视 【解析】 (1)将凸透镜安装在光具座上,用平行光作光源,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,此处即为焦点的位置,由图甲可知,则该凸透镜的焦距为10cm。 (2)为使像成在光屏的中央,实验前将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,并调整蜡烛火焰、凸透镜及光屏三者的中心,使其大致在同一高度。 (3)如图乙所示,将点燃的蜡烛移到标尺10cm处,此时的物距为40cm,物体在凸透镜的二倍焦距点之外,再移动光屏,在光屏上得到一个清晰倒立缩小的实像像。生活中照相机就是利用这一成像原理来工作的。 (4)在图乙所示情况下,保持光屏和凸透镜的位置不变,将蜡烛向左移动一段距离后,物距变大,根据物近像远像变大的规律可知像成在了光屏的前方,要使像仍成在光屏上,需要一个发散透镜,即凹透镜;凹透镜是用来矫正近视眼的,因此这与近视眼的矫正相似。 故答案为:(1). 10 (2). 同一高度 (3). 照像机 (4). 凹透镜;近视。 2.(7分)如图所示在“探究﹣﹣凸透镜成像”的实验中,凸透镜焦距为1 5cm (1)实验前应首先调整蜡烛、凸透镜、光屏,使烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度,其目的是. (2)如图,光屏应在区域前后移动,才能得到清晰、倒立、(选填“放大”或“缩小”的实像,根据这一原理人们制成了. (3)在蜡烛和凸透镜之间放上一个近视眼镜,则发现像变得模糊了,这时应适当向(选填“左”或“右”)移动光屏,才能重新得到清晰的像. (4)若实验中将光屏换成平面镜,则从侧面(选填“能”或“不能”)看到清晰、倒立的烛焰像,

几何光学

光的折射 全反射 一、光的折射定律和折射率 1.折射现象(如图所示) 光束从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向 2.折射定律 (1)内容:折射光线与入射光线、法线处在 内,折射光线与入射光线 分别位于 ;入射角的正弦与折射角的 (2)表达式: (3)光的折射现象中,光路是 . 例1.两束不同频率的单色光a 、b 从空气平行射入水中,发生了图所示的折射现象(α>β).下列结论中正确的是( ) A .光束b 的频率比光束a 低 B .在水中的传播速度,光束a 比光束b 小 C .水对光束a 的折射率比对光束b 的折射率小 D .若光束从水中射向空气,则光束b 的临界角比光束a 的临界角大 二、全反射和光的色散现象 1.全反射 (1)条件:①光从 射入 . ② 大于等于 . (2)现象:折射光完全消失,只剩下 . (3)临界角C :sinC=________ (4)应用:①全反射棱镜 ②光导纤维 2.光的色散 (1)色散现象 白光通过 会形成由红到紫各色光组成的彩色光谱. (2)规律 由于n 红

第三章 几何光学的基本原理1资料

第三章 几何光学的基本原理 1 证明反射定律符合费马原理。 证明:设平面Ⅰ为两种介质的分界面,光线从A 点射向界面经反射B 点,在分界面上的入射点为任意的C 点;折射率分别为:n 1、n 2。 (1)过A 、B 两点做界面的垂直平面Ⅱ,两平面相交为直线X 轴,过C 点做X 轴的垂线,交X 轴于C '点,连接ACC '、BCC '得到两个直角三角形,其中:AC 、BC 为直角三角形的斜边,因三角形的斜边大于直角边,根据费马原理,光线由A 点经C 点传播到B 点时,光程应取最小值,所以在分界面上的入射点必为C '点,即证明了入射光线A C '和反射光线B C '共面,并与分界面垂直。 (2)设A 点的坐标为(x 1,y 1),B 点坐标为(x 2,y 2),C 点坐标为(x ,0),入射角为θ,反射角为θ',则光线由A 传播到B 的光程: ))()((2 2222 1211y x x y x x n +-+ +-=? 若使光程取极值,则上式的一阶导数为零,即: 0)()(22 2 2221 2 11=+--- +--=? y x x x x y x x x x dx d 从图中得到:21 2 11)(sin y x x x x +--= θ 22 2 22)(sin y x x x x +--= 'θ 也即:sin θ=sin θ',说明入射角等于反射角,命题得证。 2 根据费马原理可以导出在近轴条件下,从物点这出并会聚到象点所有光线的光程都相等。由此导出薄透镜的物象公式。

解: 3 眼睛E 和物体PQ 之间有一块折射率为1.5的玻璃平板,平板的厚度d 为30cm ,求PQ 的象P 'Q '与物体之间的距离d 2。 解:方法一 P 'Q '是经过两个平面折射所形成的象 (1)PQ 经玻璃板前表面折射成象: 设PQ 到前表面的距离为s 1,n=1、n '=1.5 由平面折射成象的公式:11s n n s '=' 得到:112 3 s s =' (2)PQ 经玻璃板前表面折射成象: 从图中得到:s 2=s 1+d 、n=1.5、n '=1 根据:22s n n s ' =' 解出最后形成的象P 'Q '到玻璃板后表面的距离:d s s 3 212+=' 物PQ 到后表面的距离:s=s 1+d 物PQ 与象P 'Q '之间的距离d 2:d 2 = s 2'-s =(3 2 1- )d=10cm 方法二:参考书中例题的步骤,应用折射定律解之。 方法三:直接应用书中例题的结论:d 2 =d (1-1/n )即得。 4 玻璃棱镜的折射角A 为600,对某一波长的光其折射率为1.6,计算(1)最小偏向角;(2)此时的入射角;(3)能使光线从A 角两侧透过棱镜的最小入射角。 解:(1)根据公式:2 sin 2 sin 0A A n += θ

第一章 几何光学基本定律

第一章 几何光学基本定律 2. 一物体经针孔相机在 屏上成一60mm 大小的像,若将屏拉远50mm ,则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解:在同种均匀介质空间中光线直线传播,如果选定经过节点的光线则方向不变,令屏到针孔的初始距离为x ,则可以根据三角形相似得出: ,所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 3. 一厚度为200mm 的平行平板玻璃(设n =1.5),下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻 璃板上盖一圆形的纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片,问纸片的最小直径应为多少? 2211sin sin I n I n = 66666.01 sin 2 2== n I 745356.066666.01cos 22=-=I 88.178745356 .066666 .0* 200*2002===tgI x mm x L 77.35812=+= 5. 一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处?如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处?反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处?说明各会聚点的虚实。

解:该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决, 设凸面为第一面,凹面为第二面。 (1)首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态,使用高斯公 式: 会聚点位于第二面后15mm处。 (2)将第一面镀膜,就相当于凸面镜 像位于第一面的右侧,只是延 长线的交点,因此是虚像。 还可以用β正负判断: (3)光线经过第一面折射:, 虚像第二面镀膜,则:

凸透镜成像规律专题

专题5凸透镜成像规律 一、选择题 1、一凸透镜的焦距是8cm ,将点燃的蜡烛放在离凸透镜12cm 处,则所成的像是( ) A.正立、缩小的虚像 B.倒立、放大的实像 C.倒立、缩小的实像 D.倒立、缩小的虚像 2、一物体沿凸透镜的主光轴移动,当物距为15cm 时,在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像,当物距为30cm 时,它的像一定是( ) A .放大的实像 B .缩小的实像 C .放大的虚像 D .缩小的虚像 3、在做凸透镜成像实验时,把物体从2倍焦距外沿主光轴移向焦点的过程中,像及像距的变化情况是 ( ) A .像逐渐变小,像距逐渐变小 B .像逐渐变小,像距逐渐变大 C .像逐渐变大,像距逐渐变大 D .像逐渐变大,像距逐渐变小 4、点燃的蜡烛放置在离凸透镜15cm 处,在透镜的另一侧得到一个倒立、放大的烛焰像,则该凸透镜的焦距可能为( ) A .5cm B .10cm C .15cm D .20cm 5、在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时,恰能在光屏上得到一个清晰、缩小的像。利用这个成像规律可以制成:( ) A .照相机 B .平面镜 C .幻灯机 D .放大镜 6、 如图所示,将点燃的蜡烛放在离凸透镜25cm 处, 恰好能在光屏上得到—个等大清晰的像.当物体放在离凸透镜15cm 时,成像的规律与下列哪种光学元件成像规律相同( ) A .照相机 B .投影仪 C .放大镜 D .近视跟镜 7、在做“探究凸透镜成像实验”时,将焦距为10cm 的凸透镜和蜡烛放在光具座上,位置如图所示。则在光屏上( ) A .成倒立放大的实像 B .成倒立缩小的实像 C .光屏上不会得到像 D .像距大于10cm 小于20cm 8、一个物体在凸透镜前20cm 处时,在透镜另一侧的光屏上成一个倒立、缩小的实像,则该凸透镜的焦距f 符合( ) A.10cm <f <20cm B.f >10cm C.f <10cm D.f >20cm 9、在探究凸透镜成像规律的实验中,当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时,烛焰在光屏上呈现一个清晰放大的像。要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像,调节的方法是( ) A.透镜不动,蜡烛远离透镜移动,光屏靠近透镜移动 B.透镜不动,蜡烛远离透镜移动,光屏远离透镜移动 C.透镜不动,蜡烛靠近透镜移动,光屏远离透镜移动 D.透镜不动,蜡烛靠近透镜移动,光屏靠近透镜移动 10、小明同学在“探究凸透镜成像的规律”实验时,烛焰在光屏上成了一个清晰的像,如图所示。下面给出的生活中常用物品工作时原理与此现象相同的是( ) A.投影仪 B.照相机 C.放大镜 D.近视镜 11、把一个凸透镜对准太阳光,在距凸 透镜10cm 处得到一个最小最亮的光斑。若将一物体放在此透镜前15cm 处,经凸透镜所成的像是( ) A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像 C.正立、放大的实像 D.正立、缩小的虚像 12、小方同学做“探究凸透镜成像规律”实验,当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时,光屏上得到了清晰的像,则 ( ) A .得到的像是正立缩小的实像

凸透镜成像规律专题练习

凸透镜成像规律专题练习 例题1、[1996年]当烛焰离凸透镜40厘米时,在凸透镜另一侧的光屏上可得到一个倒立的、放大的实像。该凸透镜的焦距可能为() A 50厘米 B 40厘米 C 30厘米 D 10厘米例题3、[2003年]物体放在凸透镜的主光轴上,在距透镜40厘米处的光屏上得到一个倒立、放大的像,则该透镜的焦距可能为() A 40厘米 B 30厘米 C 20厘米 D 10厘米例题7、[1998年]一个凸透镜的焦距为10厘米,当物体离凸透镜的距离大于两倍焦距时,像离凸透镜的距离可能为( ) A 5厘米 B 10厘米 C 15厘米 D 20厘米 例题10> [2004年B组]物体放在焦距为16厘米的凸透镜主光轴上,在透镜的另一侧光屏上得到一个缩小的像,则该物体离透镜的距离可能是() A 10厘米 B 20厘米 C 30厘米 D 40厘 米 20、某同学在做凸透镜成像实验时,若发现在距透镜20Cm处看到一个正立放大像,则此透镜的焦距可能为()例题4、

[2001年]物体放在凸透镜前12厘米处,在透镜一侧的光屏上成一个倒立放大的像。当物体距凸透镜8厘米,所成的像() A 一定是倒立放大的实像B可能是倒立缩小的实像 C可能是正立放大的虚像D可能是正立等大的虚像 在透镜另一侧物体放在凸透镜前某一位置时,]年[2002、8 例题. 离透镜10厘米的光屏上成一倒立缩小的像。当物体移至凸透镜 前10厘米处,所成的是() A.倒立缩小的实像 B.倒立放大的实像 C.正立缩小的像 D.正立放大的像 9、已知凸透镜的焦距为10厘米,物体离开凸透镜的距离为15 厘米,那么所成像是() A.倒立缩小的实像 B.倒立放大的实像 C.正立缩小的像 D.正立放大的像 3 、 凸透镜所成实像一定是() A.像比物大 B.像比物小 C.像与物位于凸透镜两侧 D.像总是正立的 4、放大镜不能成的像是() A?放大的实像B ?缩小的实像 C?放大的虚像D ?缩小的虚像 A? lβcm B. IOCm C. 25Cm D.无法判断

第01章 几何光学的基本概念和基本定律

2.解:由v c n =得: 光在水中的传播速度:)/(25.2333 .1)/(1038s m s m n c v =?==水水 光在玻璃中的传播速度:)/(818.165 .1)/(1038s m s m n c v =?==玻璃玻璃 3.一高度为1.7米的人立于离高度为5米的路灯(设为点光源)1.5米处,求其影子长度。 解:根据光的直线传播。设其影子长度为x ,则有 x x +=5.157.1可得x =0.773米 4.一针孔照相机对一物体于屏上形成一60毫米高的像。若将屏拉远50毫米,则像的高度为70毫米。试求针孔到屏间的原始距离。 解:根据光的直线传播,设针孔到屏间的原始距离为x ,则有 x x 605070=+可得x =300(毫米) 5. 有一光线以60°的入射角入射于的磨光玻璃球的任一点上, 其折射光线继续传播到球表面的另一点上,试求在该点反射和折射的光线间的夹角。 解:根据光的反射定律得反射角''I =60°,而有折射定律I n I n sin sin ' '=可得到折射角'I =30°,有几何关系可得该店反射和折射的光线间的夹角为90°。 6、若水面下200mm 处有一发光点,我们在水面上能看到被该发光点照亮的范围(圆直径)有多大? 解:已知水的折射率为 1.333,。由全反射的知识知光从水中到空气中传播时临界角为: n n m I 'sin ==333 .11=0.75,可得m I =48.59°,m I tan =1.13389,由几何关系可得被该发光点照亮的范围(圆直径)是2*200*1.13389=453.6(mm)

7、入射到折射率为 的等直角棱镜的一束会聚光束(见图1-3), 若要求在斜面上 发生全反射,试求光束的最大孔径角 解:当会聚光入射到直角棱镜上时,对孔径角有一定的限制,超过这个限制,就不会 发生全反射了。 由n I m 1sin =,得临界角 26.41=m I 得从直角边出射时,入射角 74.34590180=---=m I i 由折射定律 n U i 1sin sin =,得 5.68U =即 11.362U =

凸透镜成像规律实验专题(含标准答案)

实验专题(二)------探究凸透镜成像特点 一、提出问题:凸透镜成像,像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系? 二、实验器材:带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜(焦距在10~20 cm之间)、刻度尺. 三、实验步骤: 1、先测出透镜的焦距:让凸透镜在阳光下来回移动,找着最小、最亮的点,用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离,这就是这个凸透镜的焦距. 2、实验探讨像的大小、正倒、虚实跟物距的关系: [方案] ①把透镜放在光具座标尺中央,从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置. ②点燃蜡烛,调整它们的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度. ③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成一个清晰的像,观察像的大小、正倒,测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录在表格中. ④继续把蜡烛向凸透镜靠近,观察像的变化是放大还是缩小,是正立还是倒立,蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出,将数据记录在表格中. ⑤当蜡烛到一定位置上时,光屏没有像,用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像,把蜡烛与凸透镜、 1 / 5

1.在“探究凸透镜的成像规律”实验中: (1)如图1所示,可知该凸透镜的焦距为______cm ; (2)如图2所示,应将光屏向______(选填“上”或“下”)调整,使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,其目的是______; (3)当烛焰距离凸透镜25cm 时,移动光屏使光屏上成倒立、______的实像,生活中的______就是利用这个原理制成的; (4)接下来将蜡烛向凸透镜方向移动,若在光屏上还能得到清晰的像,应将光屏______凸透镜(选填“靠近“或“远离”). 2.如图所示,是探究凸透镜成像规律的实验装置,烛焰、透镜和光中心大致在 ,当凸透镜的焦距f=10cm 、物距u=15cm 、像距v=30cm 时,光屏上得到______、______的实像;若撤去光屏,简要说明观察该像的方法 . 3.小明同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,选用了焦距未知的凸透镜: (1)将凸透镜安装在光具座上,用平行光作光源,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图所示,则该凸透镜的焦距为______cm . (2)正确安装调节好实验装置后,小明同学进一步实验,当把烛焰放在凸透镜25cm 处时,在凸透镜另一侧前后移动光屏,会在光屏上得到一个倒立______(选填“放大”或“缩小”)的清晰的实像. (3)应用(2)中描述的凸透镜成像原理,可以制成______(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”). (4)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时,小明用不透明的纸挡住透镜下半部分,则光屏上 所成的像______(选填“完整”或“不完整”). 4.某同学用一个未知焦距的凸透镜探究凸透镜的成像规律.探究过程中将观察到的现象和测量的数据记录在下表中,请解答下列问题: (1)该凸透镜的焦距是______cm . (2)在表中填出实验序号2、4中像的性质和实验序号4中像距的大小. 5.用焦距10cm 的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,如图所示.(凸透镜的位置固定不动) (1)为了便于观察实验现象,实验环境应该______(选填“较亮”或“较暗”)一些,此实验过程中蜡烛燃烧后逐

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