在光学的学习过程中,凸透镜成像规律是一个重要的知识点。为了帮助大家更好地理解这一概念,下面我们将通过一些习题来巩固所学知识,并附上详细的解答过程。
一、填空题
1. 凸透镜是一种中间厚边缘薄的透明物体,它能够使平行于主光轴的光线会聚于一点,这个点叫做_________。
- 答案:焦点
2. 当物体位于凸透镜两倍焦距之外时,成像性质为_________。
- 答案:倒立缩小实像
3. 若将物体从无限远处逐渐移向凸透镜的一倍焦距处,则像的位置会从_________移动到_________。
- 答案:无穷远;焦点
二、选择题
4. 下列关于凸透镜成像的说法正确的是( )。
A. 实像总是倒立的
B. 虚像总是正立的
C. 实像是由实际光线会聚而成
D. 所有选项都对
- 答案:D
5. 如果物体距离凸透镜的距离等于其焦距,则( )。
A. 成放大的实像
B. 成缩小的实像
C. 不成像
D. 成放大的虚像
- 答案:C
三、计算题
6. 已知某凸透镜的焦距为10cm,当物体放在离透镜30cm的位置时,求像的位置及其性质。
解答:
根据公式 \(\frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v}\),其中 \(f=10cm\),\(u=-30cm\)(负号表示物体在焦点左侧),代入得:
\[
\frac{1}{10} = \frac{1}{-30} + \frac{1}{v}
\]
解方程可得 \(v = 15cm\)。因此,像位于透镜右侧15cm处,且为倒立缩小的实像。
7. 物体高为5cm,置于凸透镜前40cm处,若凸透镜的焦距为20cm,请确定像的高度和位置。
解答:
同样使用上述公式,先计算像的位置:
\[
\frac{1}{20} = \frac{1}{-40} + \frac{1}{v}
\]
得到 \(v = 40cm\)。然后利用放大率公式 \(\beta = -\frac{v}{u}\) 计算像的高度:
\[
\beta = -\frac{40}{-40} = 1
\]
因此,像的高度也为5cm,且与物同向,即正立。
通过以上题目可以看出,掌握好凸透镜成像的基本原理对于解决具体问题非常重要。希望大家能够在实践中不断加深对这些概念的理解。