在光学的学习中,凸透镜成像规律是一个重要的知识点。它不仅在物理学科中占据重要地位,还与我们的日常生活息息相关。例如,照相机、投影仪等设备的设计都离不开这一原理。为了帮助大家更好地理解和掌握凸透镜成像规律,下面我们将通过一些经典练习题来加深理解。
练习题一:基本概念辨析
1. 凸透镜成像时,当物体位于焦点以内时,所成的像是:
A. 倒立缩小的实像
B. 正立放大的虚像
C. 倒立放大的实像
D. 无法确定
解析:当物体位于焦点以内时,光线经过凸透镜后发散,因此形成的像是正立放大的虚像。正确答案为 B。
练习题二:计算题
已知某凸透镜的焦距为 \(f = 10 \, \text{cm}\),物体距离透镜 \(u = 30 \, \text{cm}\)。求像距 \(v\) 和像的性质。
解析:根据薄透镜成像公式:
\[
\frac{1}{u} + \frac{1}{v} = \frac{1}{f}
\]
代入数据:
\[
\frac{1}{30} + \frac{1}{v} = \frac{1}{10}
\]
解得 \(v = 15 \, \text{cm}\)。因为像距为正,所以成的是倒立缩小的实像。
练习题三:图像分析
如图所示,一束平行光经凸透镜折射后聚焦于一点。若将光源移至另一位置,发现折射光线不再汇聚,而是发散开来。试判断此时光源的位置,并说明原因。
解析:当光源移至焦点以内时,由于光线经过凸透镜后发散,无法形成会聚点,因此折射光线会发散开来。此时,光源位于焦点以内。
练习题四:实际应用
一台照相机的镜头是凸透镜,其焦距为 \(50 \, \text{mm}\)。拍摄一张清晰的照片时,底片距离镜头 \(75 \, \text{mm}\)。问此时被摄物体离镜头有多远?
解析:利用薄透镜成像公式:
\[
\frac{1}{u} + \frac{1}{v} = \frac{1}{f}
\]
代入数据:
\[
\frac{1}{u} + \frac{1}{75} = \frac{1}{50}
\]
解得 \(u = 150 \, \text{mm}\)。因此,被摄物体距离镜头 \(150 \, \text{mm}\)。
以上题目涵盖了凸透镜成像的基本规律和实际应用,希望大家能够通过这些练习题巩固相关知识。光学的世界充满奥秘,只要勤加练习,定能掌握其中的精髓!