【初中物理】测凸透镜焦距最实用的5种方法，一般人我不告诉他

基本知识

凸透镜的几个术语：

（1）光心（O）：凸透镜的中心，主光轴上特殊的点，通过这个点的光传播方向不变。

（2）主光轴：通过两个球面球心的直线称为主光轴。

（3）焦点（F）：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点，这个点叫作焦点。

（4）焦距（f）：焦点到光心的距离叫作焦距。

常见几种测量焦距的方法及例题分析

1.根据焦点、焦距定义，利用太阳光测焦距

例1、如图所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置：

让凸透镜正对着太阳，得到图甲所示的光路图，可知凸透镜对光线有        作用，其焦距为          cm。

解析  因为凸透镜对光线有会聚作用，所以，将凸透镜正对着太阳光，在背后放一张白纸（光屏），调整光屏的位置，直到白纸上会出现一个最亮、最小的光斑，测出凸透镜到白纸上光斑的距离，即为焦距。利用刻度尺测量长度时，为了让结果更精确，需要估读。

答案  会聚   11.0

2.根据成像特点，利用较远处物体成像，粗略得出焦距

例2、如果不利用太阳，利用远处的物体成像，也可以粗略得出焦距。当u»10f时，物体所成像的位置近似在焦点处，像距近似等于焦距

3.根据成像规律u=2f时成倒立等大实像，利用光具座测量

例3、某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验，装置如图所示．

实验过程中，当烛焰距凸透镜20cm时，移动光屏至某一位置，能在光屏上得到一个等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是            cm．

解析  根据成像规律，实验中既然观察到光屏上出现等大清晰的像，可以得出u=2f，由题可知u=20cm，所以f=10cm.提示：为了更准确地判断出等大清晰的像，实验中光源应用规则排列的发光二极管，光屏用同样的规则排列的方格。

答案  10cm

4. 根据光路可逆，利用光具座测量焦距

例4、如图实验中，如果左右移动光屏，发现光屏上总是有一个圆形光斑，并且光斑的大小不变，则可以得出结论                                                    。

解析  左右移动光屏时，光屏上只有一个圆形光斑，并且光斑的大小不变，说明经过凸透镜传播到光屏上的光是平行光，只有光源在焦点处时，光源发出的光经过凸透镜，才能形成平行光，原理是光路可逆。所以，此时，光源到凸透镜的距离就是焦距。

答案  凸透镜的焦距为15cm

5. 基本方法：图像法

在探究凸透镜成像规律的实验中，需要收集数据，通过数据或由数据绘制成的图像，可以收集信息，得到凸透镜焦距的大小。

例5、某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图像，如图所示，下列判断正确的是

A．该凸透镜的焦距是16cm

B．当u=12cm时，在光屏上能得到一个缩小的像

C．当u=20cm时成放大的像．投影仪就是根据这一原理制成的

D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小

解析  图像题的关键是从图像中收集有效信息解决问题。根据凸透镜成像规律，当物距u= v时，凸透镜成倒立等大实像，此时u=2f，由图像可知：当u=16 cm时，存在u= v，则此时u=2f，即f=8cm。

答案  D

6. 不等式关系求解焦距范围

例6、小明有光具座上探究凸透镜成像的规律。他将点燃的蜡烛、凸透镜、分别固定在光具座上，再移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的蜡烛的像，各元件位置如图所示。则所用凸透镜的焦距可能为

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

解析  光屏上出现像时，可以根据物距和像距的大小关系判断像是放大还是缩小，因为物距大于像距，所以，成缩小的像，可以得出结论：u﹥2f，根据图像可以读出物距是30 cm，所以f﹤15 cm，同时，像距f〈v〈2f，根据图像可读出像距是20 cm，得到,10 cm〈f〈15 cm。

答案  B