凸透镜成像易错点

彭润龙

照相机能照出这个美丽的世界，投影仪能给我们带来震撼的视觉盛宴，显微镜向我们展现出了一个不一样的天地，这些仪器都离不开对凸透镜的应用，凸透镜成像规律在初中阶段是理解的难点，也是易错点。

易错点1：对物距、像距与焦点的关系不清楚

在进行“探究凸透镜成像规律”实验时，首先要弄清楚三个基本的物理量：焦距（f）、物距（u）、像距（u），不仅要知道物距与焦距之间的关系，还要清楚此时像距与焦距的关系，以及此时成像的特点，反之亦然，这是同学们容易记混淆的，注意：1倍焦距分虚实，u=f是成实像与虚像的分界点；2倍焦距分大小，u=2f是成放大像与缩小像的分界点。

例1，小夏用图1所示的凸透镜探究凸透镜成像规律，在图2所示的四个实验情景中。能够在光屏上得到清晰像的是（ ）。

错解：B、D

错因分析：错解原因是没有明确焦距为10cm，并且没有记清楚各个物距所对应的像距，导致分析时思路混乱。

正解：由图1可知，凸透镜的焦距为10cm，A、B选项中，由图可知，u=15cm，此时f2f，图A中，v=30cm>2f可以在光屏上得到清晰像；而图B中v=15cm<2f，因此不能在光屏上得到清晰的像，故A正确，B错误，C选项中，由图可知，u=30cm>2f，成倒立、缩小的实像，有f2f，因此不能在光屏上得到清晰的像，故C错误，D选项中，由图可知，u=7cm

正确答案：A

易错点2：不了解凸透镜成像的动态变化问题

凸透镜成像时，像与物变化的关系是：实像异侧成倒像，物近像远像变大：虚像同侧成正像，物远像远像变大，部分同学在判断成虚像的动态过程中，也误认为是“物体越靠近凸透镜，像越大，像离凸透镜越远”。

例2，探究凸透镜成像的规律时，将焦距为10cm的凸透镜放置在光具座上50cm处，如图3，在蜡烛从10cm处逐渐移至45cm处的过程中。烛焰成像的变化情况是（ ）。

A.像一直在变大

B.先变小后变大

C.先成实像后成虚像

D.先成虚像后成实像

错解：A、B或D

错因分析：错解原因是不清楚像距是如何随物距的变化而变化的，像又是如何变化的，本题要注意当蜡烛移过40cm处后，也就处在了1倍焦距以内，此时成的是虚像。

正解：由题意知f=10cm，蜡烛在10cm到40cm之间，u>f成实像，蜡烛由10cm处逐渐移至40cm处的过程中，物距变小，成的像逐渐变大，蜡烛由40cm处到45cm处的过程中，凸透镜成虚像，虚像是逐渐变小的，由以上分析知，蜡烛从10cm处逐渐移至45cm处的过程中，像先变大后变小，先成实像后成虚像。

正确答案：C

易错点3：不理解物与实像不仅上下颠倒，而且左右颠倒

物体经凸透镜成实像时，所成的实像是倒立的，即物与像不仅上下颠倒，而且左右颠倒，若将物向上移动，则所成的实像会向下移动，如实验时间过长，蜡烛燃烧变短，则实像向光屏上方移动，实像与物体的移动方向相反。

例3，如图4所示，小梦同学在做“探究凸透镜成像规律”实验时，烛焰在光屏上成了一个清晰的像，下列说法正确的是（ ）。

A.利用这一成像规律可制成幻灯机

B.实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像向上移动

C.为了便于从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较光滑的玻璃板

D.要使光屏上烛焰的像变小。只须将蜡烛靠近凸透镜

错解：D

锚因分析：错解原因是没有理解蜡烛的烛焰向下移动时，所成的像是如何移动的，同时还需要知道成实像的时候物远像近像变小。

正解：由图知，蜡烛放在2倍焦距之外，所以此时成缩小、倒立的实像，照相机就是根据这个原理制成的，而幻灯机的物距处于f和2f之间，故A错误，由于此时成的实像是倒立的，所以蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像就应该向上移动，故B正确，为了便于从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较粗糙的毛玻璃板，故C错误，要使光屏上的烛焰的像变小，蜡烛应远离凸透镜，故D错误。

正确答案：B

易错点4：不清楚为什么不能在光屏上成像

在探究凸透镜成像实验中，若发现无论光屏如何移动，均无法在光屏上得到像，原因有三个：①物体在焦点或焦点以内；②烛焰的中心、凸透镜的中心心和光屏的中心不在同一高度；③光具座太短了，同学们要注意这些细节。

例4，在研究凸透镜成像的实验中，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能形成烛焰的像，其原因可能是（ ）。

A.蜡烛放在了凸透镜的2倍焦距以外

B.蜡烛放在了凸透镜的2倍焦距处

C.蜡烛放在了凸透镜的焦距以外

D.蜡烛放在了凸透镜的焦距以内

错解：C

错因分析：错解原因是没有掌握凸透镜什么时候不成实像，或不注意当凸透镜所成的是虚像时，不会在光屏上看到像。

正解：蜡烛放在凸透镜的2倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像；蜡烛放在凸透镜的2倍焦距处，成倒立、等大的实像；蜡烛放在了凸透镜的焦距以外，会成倒立的实像，但是没有确切的物距不能确定像的大小；蜡烛放在了凸透镜的焦距以内，成正立、放大的虚像，虚像不能在光屏上呈现。

正确答案：D

学即用，练一练：

1.将一个凸透镜正对太阳，在距凸透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑，将一个物体放在此透镜前40cm处，则可在凸透镜的另一侧得到一个（ ）。

A.倒立、放大的实像

B.倒立、缩小的实像

C.倒立、等大的实像

D.正立、放大的虚像

2.把一支点燃的蜡烛（如图5）放在焦距为10cm的凸透镜前16cm处，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像，这个像是图6中的（ ）。

参考答案：1.C，2.B

责任编辑：程哲