第二節 量度凸透鏡焦距(方法 2:平面鏡輔助法)
量度凸透鏡焦距:示範


找出凸透鏡焦距的方法有多種,事實上,上一節介紹的方法雖然簡單,但量度結果會比較粗糙。在本節,我們會介紹另一種可找出凸透鏡焦距的方法。顯示運用這方法量度時的設置。所需的儀器()和量度的步驟如下所述:

【儀器】
屏幕、凸透鏡、尺子、平面鏡、以及造出發光體的燈箱。

【步驟】
量度凸透鏡焦距的步驟如下():

  1. 先把屏幕及燈箱並排擺放,使平面鏡向着發光體;
  2. 然後把凸透鏡放在平面鏡和發光體之間,使屏幕上出現一個光影;
  3. 前後移動凸透鏡(或凸透鏡─平面鏡組合),令屏幕上原來模糊的像清晰;
  4. 這時透鏡及屏幕之間的距離便等於焦距。

為何在凸透鏡後加上平面鏡、讓物體與屏幕並排,再令像投射到屏幕上,就能找出凸透鏡的焦距呢?接下來我們便會運用光線圖來說明。


量度凸透鏡焦距的儀器設置
(a) 左上方起、沿順時針方向分別是一塊屏幕、凸透鏡、平面鏡和一把尺子;(b) 燈箱上有個英文字母,開了燈後可以當成一個發光體。
把屏幕及燈箱並排擺放,使平面鏡向着發光體,然後把凸透鏡放在鏡和物體之間,使到屏幕上出現一個模糊的光影。前後移動凸透鏡和平面鏡,直至屏幕上出現清晰的像。這時透鏡及屏幕之間的距離便是等於焦距了。
量度凸透鏡焦距:原理


記得凸透鏡的成像有一項特性,就是當物體位於透鏡的焦平面上時,來自物體的光線通過透鏡後會形成平行光線()。在的量度便用上了這項特性,考慮

  1. 當物體位於焦平面上;
  2. 物體上任何一點射出的光束通過凸透鏡後會變成平行;
  3. 若放一塊平面鏡在透鏡後方,這些平行光線經平面鏡反射後,雖方向改變了,但仍會保持平行,並再次通過凸透鏡後會會聚於焦平面上;
  4. 這時在焦平面上的屏幕,會看見清晰的像。

由以上分析可知():

若物體發出的光線通過凸透鏡後先給平面鏡反射、再通過同一塊凸透鏡後能在物體同一位置成像,便表示物體位於凸透鏡的焦平面上。即:

      凸透鏡跟物體間的距離 \(=\) 凸透鏡的焦距

【概念鞏固】

      若改變平面鏡與凸透鏡之間的距離,量度的結果
  • 便會
  • 也不會
被影響。



物體發出的光線,通過凸透鏡後,會給透鏡會聚。當物體剛好在凸透鏡的焦平面上,通過凸透鏡後的光線就會變成平行。
當物體位於凸透鏡的焦平面,並在透鏡後設置平面鏡,會令物體的像在透鏡焦平面的所在形成。圖/步驟 i、ii、iii、iv 請配合課文中有關的敘述閱讀
若果物體發出的光線,通過凸透鏡、給平面鏡反射、再通過同一塊凸透鏡後,能在物體同一位置成像,那麼物體就是在凸透鏡的焦平面上,凸透鏡跟物體的距離,就是等於焦距了。
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