透镜作为放大镜
1·预测
物体距离会聚透镜的距离比其焦距更近。透镜仍然形成真实的图像,还是不同的东西?
- 它仍然形成一个真实的图像,只是距离较远。
- 它在物体的同一侧形成一个放大的、直立的虚像——放大镜。
- 在焦距内根本不形成图像。
2·设置
- 打开放大器预设并按重置。透镜的焦距固定为10厘米。
- 启用像距与放大率读数。
- 设置每次试验的物距(始终小于焦距)并记录图像距离和放大倍率。
3·收集数据
| 物距d_o (cm) | 像距d_i (cm) | 放大倍数米 |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 8.00 |
针对三次试验,绘制放大率m(y轴)相对物距d_o(x轴)的关系图。当d_o趋近于零时,m是否增大?
4·分析
- 对于一次试验,使用 f = 10 cm,根据 1/f = 1/d_o + 1/d_i 计算 d_i,然后 m = −d_i/d_o。将两者与表进行比较。
- 每次试验都给出负 d_i 和正 m 大于 1。解释负图像距离意味着什么(虚像,与物体同一侧)以及为什么 m 在这里是正而不是负。
5·扩展
- 您的数据显示将物体移近透镜(较小的 d_o,始终低于 f)会增加放大倍率。解释为什么放大镜离一个小物体很近时显示的物体比离得较远时显示的物体更大(但仍在 f 内)。
- 如果物体恰好放置在焦距 d_o = f 处,图像(和放大率)会发生什么情况?与 focal-point 实验的结果进行比较。
这个实验背后的物理原理
虚像放大
当物体位于会聚透镜的焦距内时,像距 d_i 为负(虚拟,与物体同一侧),放大倍数 m = −d_i/d_o 为正且大于 1 — 一个直立的放大图像,这是放大镜的基础。