确定凸透镜成虚像位置的方法探讨

(江苏省淮阴中学开明分校,江苏 淮安 223002)

凸透镜成像是初中物理光学的重要内容，学生在学习的过程中需要明确透镜成像的像距和物距。当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，对于虚像的位置及像距由于难度较大，很多教师闭口不谈，这样对学生的知识体系建立非常不利。笔者试着用三种方法来确定通过凸透镜成正立、放大、虚像的位置及像距，以供同行教学时参考。

1 利用特殊光线确定虚像位置

图1

图1是凸透镜成正立放大虚像的光路图，利用了2条特殊光线，可以用相似三角形的知识来确定像距的大小OB，已知物距OD和焦距OF，证明如下：

通过上述方法可以确定虚像的位置，但是由于涉及作图和几何知识，抽象程度较高，对于初二的学生来说比较困难。

2 利用光源通过透镜在光屏上形成光斑

图2

3 利用玻璃板，将研究平面镜成像的方法进行迁移

在平面镜成像规律的学习中，对于虚像位置的确定，学生知道利用等效替代的方法确定平面镜所成虚像的位置。再结合虚像的概念：是由实际光线的反向延长线会聚形成，进入人眼的光线好像由像发出，即在像的位置放同样的物体对于人眼的视觉效果是相同的(如图3)。

图3

那么我们是否可以利用确定平面镜虚像的方法来确定凸透镜所成的虚像位置呢？如图4所示，物体A放在凸透镜1倍焦距以内，B是物体A经过凸透镜成的正立、放大的虚像，人眼在透镜的右侧可以看到虚像B，此时进入人眼的光线好像就是从B发出，此时就相当于在B处有个发光的物体。在透镜的右侧放上玻璃板，人眼在玻璃板左侧观看可以看到B(将B当成物体)成的虚像在C处，此时可以迁移平面镜成像的知识，在玻璃板的后方确定虚像C的位置，然后测出玻璃板和虚像C的距离L(此距离也是虚像B到玻璃板的距离)，测出凸透镜和玻璃板间的距离D，则虚像B离凸透镜的距离为L-D，至此则可以确定凸透镜成正立、放大、虚像的位置。

图4

图5是笔者实验时的情形，笔者利用电池来作为物体，由于通过玻璃板看到的是放大的像，很难找到与像完全重合的更大电池。笔者在实验时，将另一电池在玻璃板后方移动，发现从像的边缘前后移动可以方便地确定虚像的位置，学生可利用这种方法确定透镜成虚像的位置。

图5

教学的艺术在于使学生学会知识、方法的迁移，从而对物理知识和方法有更深层次的理解。希望我们广大一线教师多动脑筋，挖掘教材，让我们的教学更加智慧、更加艺术。