一、已知物距、像距
例1 物于凸透镜前15cm处,在凸透镜后20cm的光屏上成一个清晰的像,确定这个凸透镜的焦距范围.
解析:根据凸透镜的成像规律,物体通过凸透镜在光屏上成的像一定是实像;又因为像距大于物距(v>u),所以像一定是放大的.物体通过凸透镜成倒立、放大的实像时,物距u、像距v和凸透镜的焦距f的关系是:f<u
又由题给信息可知:u=15cm ,v=20 cm,
可得:2f>15 cm>f ①
20 cm>2f ②
解这两个不等式,可得7.5 cm
二、已知物距和像的性质
例2 将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜20cm处,在光屏上得到一个放大的像,确定这个凸透镜的焦距范围.
解析:根据凸透镜的成像规律,物体通过凸透镜在光屏上成的像一定是实像.由题知像是放大的.物体通过凸透镜成倒立、放大的实像时,物距u和凸透镜的焦距f的关系是:f<u<2f.由题意得2f>20cm>f,解得10 cm
例3 利用放大镜观察课本上的字,透过放大镜观察到成最大像时,课本距放大镜8cm.确定这个放大镜的焦距范围.
解析:放大镜即凸透镜.利用凸透镜观察课本上的字,透过凸透镜观察到的是正立、放大的虚像.根据凸透镜成虚像的规律可知,物体越靠近凸透镜的焦点,所成的虚像越大,则当观察到的像最大时,物距略小于焦距.所以这个放大镜的焦距f略大于8cm.
三、已知像距和像的性质
例4 利用照相机拍摄照片时,测得暗箱的长度为15cm,求照相机镜头的焦距范围.
解析:照相机的工作原理是利用凸透镜成倒立、缩小的实像.暗箱的长度即为像距v=15cm.根据凸透镜成倒立、缩小的实像时像距与凸透镜焦距的关系,有 f<v<2f.由题意得f
根据凸透镜的成像规律确定凸透镜的焦距范围,应先确定成像性质:是放大的像还是缩小的像,是倒立的像还是正立的像,是虚像还是实像.然后找出相应的成像规律,有时可将这一规律列出不等式(或不等式组),将已知条件代入,解不等式(或不等式组),即可确定凸透镜的焦距范围;有时可由像的性质,根据凸透镜的成像规律及其推论,直接确定凸透镜的焦距范围.
[练习]
1. 物于凸透镜前32cm处,在凸透镜后24cm的光屏上成一个清晰的像,确定这个凸透镜的焦距范围.
2. 用放大镜观察蚂蚁,透过放大镜看到成最大像时,蚂蚁距放大镜10cm.确定这个放大镜的焦距范围.
3. 公安局的刑侦人员放幻灯片分析案情.幻灯片距镜头10cm,确定幻灯机镜头的焦距范围.
(参考答案:1. 12 cm
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