常見幾種測量焦距的方法及例題分析

1.根據(jù)焦點(diǎn)、焦距定義，利用太陽光測焦距

例1、如圖所示是探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置：

讓凸透鏡正對著太陽，得到圖甲所示的光路圖，可知凸透鏡對光線有作用，其焦距為cm。

解析 因?yàn)橥雇哥R對光線有會(huì)聚作用，所以，將凸透鏡正對著太陽光，在背后放一張白紙(光屏)，調(diào)整光屏的位置，直到白紙上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最亮、最小的光斑，測出凸透鏡到白紙上光斑的距離，即為焦距。利用刻度尺測量長度時(shí)，為了讓結(jié)果更精確，需要估讀。

答案 會(huì)聚 11.0

2.根據(jù)成像特點(diǎn)，利用較遠(yuǎn)處物體成像，粗略得出焦距

例2、如果不利用太陽，利用遠(yuǎn)處的物體成像，也可以粗略得出焦距。當(dāng)u»10f時(shí)，物體所成像的位置近似在焦點(diǎn)處，像距近似等于焦距

3.根據(jù)成像規(guī)律u=2f時(shí)成倒立等大實(shí)像，利用光具座測量

例3、某同學(xué)用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示.

實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)燭焰距凸透鏡20cm時(shí)，移動(dòng)光屏至某一位置，能在光屏上得到一個(gè)等大清晰的像，則該凸透鏡的焦距是cm.

解析根據(jù)成像規(guī)律，實(shí)驗(yàn)中既然觀察到光屏上出現(xiàn)等大清晰的像，可以得出u=2f，由題可知u=20cm，所以f=10cm.提示：為了更準(zhǔn)確地判斷出等大清晰的像，實(shí)驗(yàn)中光源應(yīng)用規(guī)則排列的發(fā)光二極管，光屏用同樣的規(guī)則排列的方格。

答案 10cm

4.根據(jù)光路可逆，利用光具座測量焦距

例4、如圖實(shí)驗(yàn)中，如果左右移動(dòng)光屏，發(fā)現(xiàn)光屏上總是有一個(gè)圓形光斑，并且光斑的大小不變，則可以得出結(jié)論。

解析 左右移動(dòng)光屏?xí)r，光屏上只有一個(gè)圓形光斑，并且光斑的大小不變，說明經(jīng)過凸透鏡傳播到光屏上的光是平行光，只有光源在焦點(diǎn)處時(shí)，光源發(fā)出的光經(jīng)過凸透鏡，才能形成平行光，原理是光路可逆。所以，此時(shí)，光源到凸透鏡的距離就是焦距。

答案 凸透鏡的焦距為15cm

5. 基本方法：圖像法

在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，需要收集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)或由數(shù)據(jù)繪制成的圖像，可以收集信息，得到凸透鏡焦距的大小。

例5、某班同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v跟物體到凸透鏡的距離u之間關(guān)系的圖像，如圖所示，下列判斷正確的是

A.該凸透鏡的焦距是16cm

B.當(dāng)u=12cm時(shí)，在光屏上能得到一個(gè)縮小的像

C.當(dāng)u=20cm時(shí)成放大的像.投影儀就是根據(jù)這一原理制成的

D.把物體從距凸透鏡12cm處移動(dòng)到24cm處的過程中，像逐漸變小

解析 圖像題的關(guān)鍵是從圖像中收集有效信息解決問題。根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距u=v時(shí)，凸透鏡成倒立等大實(shí)像，此時(shí)u=2f，由圖像可知：當(dāng)u=16 cm時(shí)，存在u=v，則此時(shí)u=2f，即f=8cm。

答案 D

6. 不等式關(guān)系求解焦距范圍

例6、小明有光具座上探究凸透鏡成像的規(guī)律。他將點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡、分別固定在光具座上，再移動(dòng)光屏，可在光屏上得到一個(gè)清晰的蠟燭的像，各元件位置如圖所示。則所用凸透鏡的焦距可能為

A.9cm B.12cm C.15cm D.18cm

解析 光屏上出現(xiàn)像時(shí)，可以根據(jù)物距和像距的大小關(guān)系判斷像是放大還是縮小，因?yàn)槲锞啻笥谙窬�，所以成縮小的像，可以得出結(jié)論：u﹥2f，根據(jù)圖像可以讀出物距是30cm，所以f﹤15cm，同時(shí)，像距f〈v〈2f，根據(jù)圖像可讀出像距是20cm，得到,10cm〈f〈15cm。

答案 B

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