谈如何解答变异透镜成像的问题，本文主要内容关键词为：透镜论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
当透镜本身发生改变时，物体通过透镜成像的性质、位置、明暗程度如何变化？这类问题我们称为变异透镜成像问题，在教学中发现很多同学对这类问题感到棘手。为此，本文归纳分析了几种常见的变异透镜成像的例子，希望对同学们解答此类问题有所帮助。
变异一 改变透镜的介质
光线透过不同介质做成的透镜，透镜对光线是起会聚作用，还是起发散作用是有条件的。不能只根据透镜的外表形状进行判定，其条件是：做成透镜的介质，较它周围介质为光密介质时，凸透镜起会聚作用；做成透镜的介质较它周围介质为光疏介质时，凸透镜起发散作用，凹透镜起发散作用，凹透镜则相反。
例1 如图1所示，水中有一个双凸球面空气泡，若将物体AB置于通过空气泡中心的对称轴上，关于物体AB通过空气泡成像的性质，下述说法正确的是（）
A.可能成放大实像
B.可能成缩小实像
C.可能成放大虚像
D.只能成缩小虚像
分析与解答 水里的双凸球面空气泡，相当于空气凸透镜，由于做成凸透镜的介质相对它所处的周围介质为光疏介质，所以空气泡凸透镜对光线起发散作用。对物体AB的成像情况与置于空气中的玻璃凹透镜对物体成像情况相同，只有可能成缩小正立虚像，选D。成像光路如图2所示。
变异二 改变透镜的透光面积
例2（如图3所示）在凸透镜左侧焦点以外放一点光源S， 在凸透镜右侧的屏上得到它的实像。如果将凸透镜上半部分遮住，则点光源S在屏上所成的像（）
A.保持不变
B.消失，不再成像
C.变暗了
分析与解答 将透镜上半部分遮住后，物体射出的光线有一部分不能通过透镜成像，而其余的光线仍能透过透镜成像，根据理想情况下，点物成点像的道理，可以判断，透镜对光源S仍可以原位置成像， 像的大小不变，只是透过的光线减少了，经屏的漫反射进入人眼的光线也就减少，因此像变暗了，故选C。光路图如图4所示。
例3 在例2中，如撤去光屏而用眼睛直接观察，试用做图法确定遮住透镜上半部分后能观察到S像的区域，并说明看到像的情况。
分析与解答光路如图5可知，当遮住透镜上部分后， 可以观察到像的范围变小。由原来的A＇S＇B＇区域变成O＇S＇B＇区域。（不考虑眼睛的近点），假设人眼处于图示位置可以观察到S的像，则眼睛观察到的像亮度只与阴影部分的光有关，与被遮住部分光线无关。故观察到的像亮度不变。可见用眼睛直接观察与在屏上观察结果是不同的。由此可推想如果本例是成虚像，则只能用眼直接观察，亮度是不会发生变化的。
变异三 改变透镜形状
1.将透镜挖去一部分
例4如图6所示，把置于空气中玻璃的凸透镜的中央挖去一部分，用做图法确定凸透镜对物体AB在屏上成像的情况。
分析与解答 将透镜中央挖去一部分后，物体发出的光线有许多直接通过被挖掉部分照射到屏上，不能成像，另一部分光线仍能通过透镜的其余部分成像于原来的位置，像的大小、性质不变，只是像的背景变亮，像的亮度有所减弱。光路如图7所示。
2.将透镜分开成两部分
例5 物体AB长度为d，位于焦距为f的凸透镜的主轴上， 把置于空气中的玻璃凸透镜沿直径切成上下两半块，用做图法确定下列两种情况中凸透镜对物体的成像情况：
①如图8所示， 将上下两半块分别沿垂直于主轴的方向上下移动到离原主轴距离均为d／2处。
②如图9所示下半块不动，上半块向右移到2f处。
分析与解答 把透镜分成两半块，可把每一块看成一个独立的透镜，具有独立的主轴、焦点、光心。对物体成像时分别独立成像。
①由于原透镜的上、下两半块分别上、下移动了距离d／2，使得这两半块透镜各自的主轴已不在原主轴位置，此时，相当于两个相同性质的半块透镜同时对物体AB分别成像，成像光路图如图10所示，图中A[,1]B[,1]是上半块透镜成的像，A[,2]B[,2]是下半块透镜成的像。②这种情况下上、下两半块透镜各自主轴仍处于原来位置，只是物距不同了，这时也相当于两个相同性质的半个透镜同时对物体AB分别成像。作得光路图如图11所示。图中A[,1]B[,1]是上半块透镜成的像，A[,2]B[,2]是下半块透镜成的像。
由以上几例可见，解答变异透镜成像的关键是：
（1）认清透镜改变的实质。
（2）熟练地掌握透镜成像的规律和做图方法。
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