【知识点解析】
1. 凸透镜成像规律:
- 凸透镜可以将平行光聚焦于一点,称为焦点。当物体位于焦点以内时,透镜会形成正立、放大的虚像;当物体位于焦点之外,一倍焦距(f)以内时,会形成正立、放大的实像;在一倍焦距与二倍焦距之间,会形成倒立、放大的实像;物体位于二倍焦距之外时,会形成倒立、缩小的实像。
2. 成像距离与焦距的关系:
- 根据题目中给出的例子,当物体距离透镜20cm时,成倒立、放大的实像,说明焦距f小于20cm但大于10cm。
- 当物体从20cm向透镜移动时,像会变大,为了在光屏上保持清晰的像,需将光屏靠近透镜。
- 若物体从20cm处远离透镜,像会变小,光屏需远离透镜才能接收到清晰的像。
3. 物体与光屏对调位置:
- 若原本物体在透镜2倍焦距之外,光屏上得到缩小的实像,对调后,光屏作为物体,将形成倒立、放大的实像,因为此时光屏的位置处于原物体位置的一倍焦距与二倍焦距之间。
4. 改变物距与像距:
- 放大实像的形成需要物体在一倍焦距与二倍焦距之间,且光屏应在二倍焦距之外。因此,要由缩小的实像变为放大的实像,一般需缩短物距,增大像距,即透镜靠近物体,光屏远离透镜。
5. 不同焦距的透镜成像:
- 更换焦距更大的透镜(从10cm变为20cm),若物体与原透镜的距离不变,光屏需向右移动以接收更远的实像,因为新透镜的焦距增加,像距也会相应增加。
6. 凸透镜成像图象分析:
- 图像显示随着u的增加,v减小,表明是焦距f小于16cm的透镜,因为随着物体离透镜越远,像会越近且越小。
- 当u=12cm时,成像是缩小的,因为此时u>2f。
- 当u=20cm时,成像性质无法确定,因为不清楚u与f的关系。
- 像的大小变化取决于物距u和焦距f的关系。
7. 计算焦距与像距:
- 若物距u=20cm,像距v=6cm,说明像比物体小,因此是缩小的实像,且f<6cm。
- 选项中,只有5cm符合此条件。
8. 实像与虚像的区别:
- 能在光屏上呈现的像是实像,虚像则不能在光屏上显现,只能通过眼睛直接观察到。题目中光屏上呈现的像是实像,说明光线经凸透镜后会聚成实际的光线交点。
9. 窗户成像的分析:
- 根据题目描述,窗户到透镜的距离大于透镜的焦距,而像距小于焦距,说明窗户离透镜较远,形成的像是倒立、缩小的实像。
- 窗户距凸透镜的距离大于15cm(焦距),具体数值无法从信息中得出。
10. 无人机摄影:
- 摄像机镜头相当于凸透镜,当物距大于二倍焦距时,会成倒立、缩小的实像。
- 无人机上升时,物距增大,为保持清晰成像,需减小镜头与感光晶片间(像距)的距离。
11. 数码相机的成像条件:
- 感光层(CCD)与镜头的距离应在焦距之内,即小于14cm,形成倒立的实像。
- 物体与镜头的距离需大于14cm,以便成实像。
12. 探究凸透镜成像规律实验:
- 焦距10cm的透镜固定在50cm处,物体在20cm处,成倒立、放大的实像,类似于幻灯机(B)。
- 若要增大像的大小,需减小物距(将蜡烛左移)同时增大像距(光屏右移)。
- 将蜡烛放在80cm处,物距大于2倍焦距,将形成倒立、缩小的实像。
13. 实验操作:
- 在实验中,需确保烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,以确保成像清晰。
总结:这些知识点涵盖了凸透镜的基本成像规律,包括实像与虚像的区别、成像条件、像距与物距的关系、焦距对成像的影响以及实际应用中的光学设备成像原理。通过实验操作和问题解答,学生可以深入理解这些概念。