1、第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,手錶上的透鏡像的種類成像規則透鏡成像的作圖法進度評估 2像的性質與位置放大率進度評估 3透鏡公式進度評估 4,3.2 凸透鏡成像,1,2,3,4,6,5,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,手錶上的透鏡,你見過這種手錶嗎？手錶顯示日期的位置上方有一塊透鏡，令日期看起來更大更清晰。,這是哪種透鏡呢？,凸透鏡,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,3.2像的種類,實驗 3a,觀察凸透鏡形成的像,模擬程式,3.1 凸透鏡如何成像,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,實驗 3a,觀察凸透鏡形成的像,燈箱設有寫上F字的透明膠片，在距離燈箱 50 cm 處
2、放置一塊凸透鏡。在透鏡的另一邊移動半透明屏幕，直至屏幕上出現清晰的像。拿走屏幕，你還能看見像嗎？,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,實驗 3a,觀察凸透鏡形成的像,把透鏡放在F 字前方 5 cm 處。你還能看見像嗎？,3.1 實驗 3a - 觀察凸透鏡形成的像,錄像片段,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,1 像的種類,凸透鏡可以形成兩種像：實像和虛像。,a 實像,來自物體的光線會聚在Y 點。如果在虛線範圍內（例如 P 點）望向透鏡，光錐會進入眼睛。,下圖顯示透過凸透鏡來觀看細小物體的情況。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,a 實像,由於光線會聚於 Y 點，我們會覺得物體就在
3、這個位置。在 Y 點成像 實像（因為光線確實通過這個像）我們不能在 Q 點看到像，因為來自物體的光線不能到達那個範圍。,Q,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,a 實像,如果在 Y 點放一塊半透明屏幕去捕捉像，便可從不同方向看到像。,如果把屏幕向前或向後移動，物體上的一點變成屏幕上的一小片光像變得模糊不清,只有實像才可以投射在屏幕上。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,1 像的種類,b 虛像,右圖顯示物體與凸透鏡的距離很接近時，透過凸透鏡觀看物體的情況。來自物體的光線通過透鏡後仍是發散的。,把光線向後延長後，我們便能看見像。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,1 像的種類,b
4、虛像,虛像不能用屏幕捕捉。,光線向後延長後會通過 Y 點, 我們便以為像是在這一點形成,虛像（因為沒有光線真正通過 Y 點）,物體,P,Y,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,2 成像規則,實驗 3b,凸透鏡的成像規則,模擬程式,3.2 凸透鏡上的折射現象,讓我們先探究一下光線通過凸透鏡後，它折射的情況。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,實驗 3b,凸透鏡的成像規則,如圖把光線沿指定方向射向凸透鏡。,3.2 實驗 3b - 凸透鏡的成像規則,錄像片段,2. 觀察光線通過透鏡後的路徑。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,2 成像規則,從實驗 3b 的結果，可以把凸透鏡的成像規則
5、總結如下：,規則 1與主軸平行的光線，經凸透鏡折射後，通過透鏡另一邊的主焦點 F 。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,2 成像規則,凸透鏡的成像規則：,規則 2通過主焦點 F 的光線經凸透鏡折射後，與主軸平行。,規則 3通過透鏡光心的光線方向不變。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,3 透鏡成像的作圖法,光線圖對判斷透鏡成像的位置及性質很有用。我們以這個符號來表示凸透鏡，並利用上述三條成像規則作圖。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,3 透鏡成像的作圖法,繪製通過凸透鏡的光線圖的步驟：,步驟 1繪畫主軸和凸透鏡。,步驟 2在透鏡的一面的主軸上標出 F 和 2F 的位置，然後
6、在另一面標出 F 及 2F 的位置。（2F = 2F = 2 焦距）,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,3 透鏡成像的作圖法,步驟 3在主軸的指定位置繪畫直立向上的箭頭，表示物體。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,3 透鏡成像的作圖法,步驟 4根據任何兩條成像規則，從物體的頂端畫出兩條光線（以箭頭顯示光線的傳播方向）。,否則，用虛線畫出折射線向後延長的部分，以確定虛像的位置。,若折射線相交於某點，相交點就是實像的頂端。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,3 透鏡成像的作圖法,步驟 5用一個垂直的箭頭代表物體的實像。,模擬程式,3.3 繪畫凸透鏡的光線圖,例題 1,凸透鏡成像
7、,用虛線箭頭來表示虛像。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,例題 1,凸透鏡成像,把物體置於凸透鏡的 F 與 2F 之間。四條光線 p、q、r 和 s 從物體射向透鏡。,(a) 完成光線的路徑，並畫出像的位置。,(b) 像是實像還是虛像？,實像。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,3 透鏡成像的作圖法,如果平行光線並非與主軸平行，就會聚焦在一塊平面上。,如果把屏幕放在焦平面上，屏幕就能捕捉遙遠物體的像。,這平面通過焦點，並與主軸垂直, 焦平面,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,進度評估 2 Q1,畫出光線經凸透鏡折射後的路線，並在圖中標出透鏡的光心、主軸和焦距。,C,f,f,
8、主軸,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,進度評估 2 Q2,哪條折射線的路徑是正確的？,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,進度評估 2 Q3,(a) 完成以下光線圖。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,進度評估 2 Q3,(b) 完成以下光線圖。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置,實驗 3c,研究凸透鏡形成的像,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,實驗 3c,研究凸透鏡形成的像,安排實驗裝置。從較大的物距（即u 2f ）開始。前後移動屏幕，直至像清晰地顯現在屏幕上。,3.3 實驗 3c - 研究凸透鏡形成的像,錄像片段,改以幾個較短的物距重複步驟
9、 2，,觀察像的變化。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置,要描述像的性質，我們要指出像是：(a) 倒立還是直立(b) 放大還是縮小 (c) 實像還是虛像,實驗 3c 顯示：, 利用成像規則來找出它們,像的位置和性質隨物距而改變。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置,遠距離物體（物體位置：無限遠）,像的位置：在焦平面上像的性質：實像、倒立、縮小,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置,物體位置：在 2F 之外,像的位置：在 F 與 2F 之間像的性質：實像、倒立、縮小,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置
10、,物體位置：2F ,像的位置：2F像的性質：實像、倒立、等大,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置,像的位置：在 2F 之外像的性質：實像、倒立、放大,物體位置：在 F 與 2F 之間,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置,像的位置：F ,折射線平行，像在無限遠處（沒有像形成）,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,4 像的性質與位置,像的位置：在 F 之內,像的位置：與物在同一側像的性質：虛像、正立、放大,凸透鏡形成的像，其性質隨物體與透鏡的距離而改變。,模擬程式,3.4 凸透鏡的成像,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,5 放大率,m,放大
11、率 m 定義為：,m,或,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,5 放大率,若放大率 1， 像是放大了的若放大率 2F,沒有像形成,實像、倒立、放大,2F,實像、倒立、等大,F 及 f 。移動前後屏幕，直至清晰的像顯現在屏幕上。記錄 u 和 v 。,透鏡公式,3. 改變 u 的數值，重複步驟 2，並記錄 v 的對應數值。,3.4 實驗 3d - 透鏡公式,錄像片段,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,6 透鏡公式,從實驗 3d，我們能得出透鏡公式：,可應用於實像和虛像使用實正虛負法：,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,6 透鏡公式,例題 2 也可用透鏡公式解答。將 u = 15 和
12、 f = 10 代入公式：, v = 30,= 2,答案與使用作圖法得到的結果相同！,例題 5,放大鏡的焦距,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,例題 5,放大鏡的焦距,福爾摩斯正在案發現場調查。他將凸透鏡置於距離牆壁 2 cm 處。像是正立的放大率 = 3透鏡的焦距 = ？,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,例題 5,放大鏡的焦距,u = 2 cm,m = 3,像是正立的, v = mu = 3 2 = 6,像是虛像（它是正立而放大了的）。 像距應取負值。, f = 3,透鏡的焦距是 3 cm。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,進度評估 4 Q1,物體置於距離凸透鏡 3 cm 處。如果 f = 6 cm，所形成的便會是,A 距離透鏡 6 cm 的虛像B 距離透鏡 6 cm 的實像C 距離透鏡 3 cm 的虛像D 距離透鏡 3 cm 的實像,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,進度評估 4 Q2,求凸透鏡的焦距。, f = 3,凸透鏡的焦距是 3 cm。,第 3A 冊 單元 3.2 凸透鏡成像,完,
