变焦镜头和初中物理学习中的相关问题，本文主要内容关键词为：变焦镜头论文,物理论文,初中论文，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。
九年制义务教育新课程标准中明确要求：“探究并知道凸透镜成像的规律、了解凸透镜的应用——照相机、阅读说明书并学习使用照相机。”人教版八年级上册第63页“想想做做”——“制作模型照相机”中也要求学生动手制作并体验操作照相机。这些要求都说明当今社会照相机已经广泛普及，它的基本原理和操作已经成为光学部分的考查热点。
照相机的基本原理是：镜头相当于一个凸透镜，利用物体在二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像来工作。基本操作是：通过“光圈”和“快门速度”的综合调整得到合适的曝光量，再旋动“调焦环”得到清晰的像，按下快门，使胶卷上的化学物质曝光后发生化学变化，记录下被摄景物的像。
但使用普通照相机在调整成像大小时比较麻烦，必须改变被摄景物与照相机的距离，并重新对焦才能重新得到清晰的像。随着科学技术的不断进步、生活质量的不断提高，带有变焦镜头的传统照相机和数码照相机已经越来越多地走进了学生的生活，利用镜头焦距可以改变的优点，能够很方便地改变被摄景物在胶片上的成像大小。那么，变焦镜头的基本原理是什么？又如何操作呢？这就要从照相机镜头的一些基本知识说起了。
镜头与镜头焦距的相关原理：
照相机镜头的焦距是镜头的一个非常重要的指标。镜头焦距的长短决定了被摄景物在成像介质（胶片或CCD等）上成像的大小，也就相当于物和像的比例尺。当对同一距离的同一个被摄目标拍摄时，镜头焦距长的所成的像大，镜头焦距短的所成的像小。根据用途的不同，照相机镜头的焦距相差非常大，有短到几毫米，十几毫米的，也有长达几米的。较常见的有8mm，15mm，24mm，28mm，35mm，50mm，85mm，105mm，135mm，200mm，400mm，600mm，1200mm等，还有长达2500mm的超长焦望远镜头。镜头根据其焦距的长短，及拍摄时的视角大小，可分为标准镜头、广角镜头和长焦距镜头等。标准镜头的视角约50°左右，这是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角，从标准镜头中观察的感觉与我们平时所见的景物基本相同。135相机的标准镜头的焦距多为40mm，50mm或55mm。120相机的标准镜头焦距一般为80m或75mm，相机片幅越大则标准镜头的焦距越长。广角镜头，顾名思义就是其摄影视角比较广，景物成像较小，适用于拍摄距离近且范围大的景物，可强烈表现远近感以及透视感。135相机的典型广角镜头为焦距28mm，视角为72°。常用的还有比28mm略长一些的35mm、38mm的所谓小广角（多见于傻瓜相机）。长焦距镜头适于拍摄远距离景物，可将景物拉近，成像较大。135相机长焦距镜头通常分为三级，135mm以下称中焦距，如85mm，视角28°；105mm，视角23°以及135mm，视角18°。中焦距镜头经常用来拍摄人像，有时也称为人像镜头。135mm～500mm称长焦距，如200mm，视角12°，400mm，视角6°，500mm以上的称为超长焦距，其视角小于5°，适用于拍摄远处的景物。如球场上的特写以及野生动物的拍摄，因无法靠近被摄物，超长焦距镜头就大有用武之地。镜头焦距是如何定义的呢？一般我们说：焦距就是透镜中心到焦点的距离。但这仅仅是单片薄透镜的情况，由于照相机的镜头都是由许多片透镜组合而成的，如图1所示。因此，情况远不是那么简单。照相机镜头的焦距分为像方焦距和物方焦距。像方焦距是像方主面到像方焦点的距离，同样，物方焦距就是物方主面到物方焦点的距离。必须注意，由于照相机镜头的设计，特别是变焦距镜头的设计中广泛采用了望远镜结构，物方焦距与像方焦距是不一定相等的。我们平时说的照相机镜头的焦距是指像方焦距。图2表示如何来确定主面和焦距：入射平行光线（或其延长线）与出射会聚光线（或其延长线）相交，就能确定折射主面，主点。像方主点和无穷远光线形成的焦平面（焦点）之间的距离称为复合镜头的焦距（严格的说是有效焦距）。用同样的原理也可以确定物方主面和物方焦平面的位置。
附图
附图
变焦镜头由固定透镜组和可变透镜组两部分组成。通过移动可变透镜组，改变成像光路，可以在一定的范围内改变镜头的焦距，从而也改变了拍摄的视角，改变了成像的大小。变焦镜头由于视角可变，从而使摄影者和被摄景物原地不动就能改变成像的大小，给拍摄取景带来很大的方便，深受广大摄影爱好者的喜爱。
变焦镜头的操作：
早期的变焦镜头上，变焦和对焦是以二环分别调节的。现在大部分变焦镜头都已改为单环控制，其特点是：通过将镜头左右旋转来进行对焦，前后推拉来改变焦距，且对焦得到景物清晰的像之后，前后推拉改变焦距时不影响对焦的精确度，成像清晰度不变。
在初中物理光学知识的学习，尤其是物理竞赛中，对变焦镜头的应用经历了一个循序渐进的过程。首先出现了一些对比不同焦距的定焦镜头在相同物距时成像不同的问题，如：
例1 郑州二七纪念塔塔高35m，小明同学有三个不同焦距的镜头（28mm、50mm、200mm），他要想在近处拍下纪念塔的全貌，应该选用（）
A.28mm的镜头
B.50mm的镜头
C.200mm的镜头
D.与镜头焦距无关，三个都可以
解析 因为镜头焦距越短，视角就越大，在同一距离内可将更大范围的景物收入镜头，所以答案是A。
随后出现了一些有关变焦镜头应用的题目，如：
例2 用一架摄像机在同一位置拍同一景物时，____镜头的焦距可使拍到的像变大些。
解析 因为当对同一距离的同一个被摄目标拍摄时，镜头焦距越长的所成的像越大，所以答案是：增大。
例3 现代摄影机、摄像机所用的光学镜头都是可变焦距的，在物距不变的情况下，可以方便的改变成像大小。如果拍摄时对象远离镜头而去，要使其成像大小不变，则镜头焦距应（）
A.变小
B.变大
C.先变小后变大
D.先变大后变小
答案是B。