眼睛通过凸透镜看像的不确定性

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2020年07月30日 17:22
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江苏牧医学院-座谈


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中 
初中敖掌 
参考 第32060卷第67 tpr6月期  
郑明泉 赵金光 
(河北省馆陶县文教体局教研室057750 河北省馆陶 县沿村中学057750) 
物体在凸透镜上既能成实像,也能成虚像,实像 
能用光屏接收到 ,而虚像不能用光屏接收,只能被人 
眼看到,如果没有光屏,人通过凸透镜看到的像是什 
么 样子呢? 
这是个最容易出错的问题,其实教材中介绍了与 
这方面相关的小实验,如人教版义 务教育三年制初级 
中学教科书《物理》第一册的引言部分,介绍了一个小 
实验:如图1所示 ,隔着放大镜看物体,总是放大的 
吗?其中就涉及到眼睛通过凸透镜看像的问题. 
图1 隔 着放大镜看物体,总是放大的吗 
人教版课程标准教材八年级,在学习了“凸透镜 
成像”后也 布置了一个小实验:找一个圆柱形的玻璃 
瓶,里面装满水.把一枝铅笔水平地放在水瓶的一侧, 透过水瓶,可以看到那支笔.把笔由靠近水瓶的位置 
向远处慢慢地移动,透过水瓶你可以看到一个 有趣的 
现象.描述这个现象.与前面用凸透镜所做的实验相 
比,有什么共同之处?有什么不 同?该实验用水瓶代 
替凸透镜,其本质也是用眼睛通过凸透镜观察像的 
问题. 
教 科版课程标准教材八年级,也是在学过“凸透 
个“观察实像”的小实 ▲ 
验:实像能用光屏 接 
收.如果不设光屏,你 
能不能观察到实像? 图2你能观察到实像吗 
如图2所 示,用实验检验你的想法. 
可见,不同版本教材增加的这些小实验,都涉及 
眼睛通过凸透镜 看像的问题,如果我们放手让学生观 
句 
E-maillphy@tie21 corn < br>察,问他们看到了什么?他们得出的结论常常是不一 
致的.有的说看到了实像,有的说看到了虚 像,有的说 
像是正立的,有的说像是倒立的,有的说看不到像,有 
的说看不清楚等.为什么 会有这么多差异呢?其实用 
眼睛通过凸透镜看像时,其中存在着许多的不确定 
因素. 

像的虚、实是看不出来的 
有人说,通过观察能将实像、虚像分辨出来,这是  
不对的.实像点是由实际光线会聚而成的,成像后光 
线继续沿直线传播到眼睛,在视网膜上 再次成像引起 
视觉,于是我们就看到了像,如图3甲所示;虚像点是 
由光线的反向延长线会 聚而成的,眼睛也接收到了光 
线,这些光线同样可以在视网膜上成像而引起视觉, 
如图3乙 所示.所以实像和虚像都是光线射人人眼而 
在视网膜上成的像,只凭眼睛是分辨不出来的. 
田 乙 
图3 
像的虚、实可以靠光屏检验出来,实际光线的交 
点在光屏上成像,而 虚像不是实际光线的交点,所以 
它不能成在光屏上;在成实像的位置放上光屏,光线 
在光屏 上发生漫反射,从而扩大了像观察的范围,此 
时我们可以在较大范围内看到光屏上物体的像;如果 < br>我们将光屏取走,像也是实际存在的,这时看像需把 
眼睛放在立体角n的内部,才会有光线射到 眼中,如 
图4所示;人眼如 
果处于其他位置, 
光线射不到眼中,
人是看 不到物体的像.
 
 图4 


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V01. 36 NO.6 
Jun.2007 
中 :}b量 学参考 
二、什么时候眼睛看像 不清楚 
正常人眼看物体时,物体在人眼25 cm处时,物 
体最清楚,正常人眼的近 点是10 cm,再近,人眼就 
会看不清楚了. 
眼睛通过透镜看物体 
图5 
时,虽然像不是那么直观, 
如果人眼距像的距离很近,小于近点的距离,此时是 
看 不清像的,如图5所示. 
三、像的倒立、正立不但与物距有关。也与眼睛的 
位置有关 平时我们只注意到,凸透镜成实像时,在光屏上 
看到的是倒立的像.但用眼看时,如果人眼在像点 之 
后,看到的就是倒立的像;当人眼处于像点之前时,光 
线还没有会聚成像就射入了人的眼 睛而在视网膜上 
成了像,这时我们看到的就是正立的像.如远视眼镜 
是凸透镜,戴远视眼镜 的人看物体时,得到的都是正 
立的像,就是因为人眼在像的与透镜之间的缘故. 
可见,通过 透镜看像有很多不确定性,教材中安 
排这样的小实验既可以提高学生的兴趣,扩大知识 
面, 也为学生提供了一个开放的空间,在讨论、比较中 
学生的观察、分析问题的能力得到提高.基于教材中  
小实验的灵活性,中考题中也出现了不少这方面的考 
题,但试题的严密程度令人担忧. < br>例1(2001年,河北)小明拿一个直径较大的放大 
镜伸直手臂看远处的物体,可以看到物体 的像,下列 
说法正确的是 ( ) 
A.观察到的像一定是正立的 
B.观察到的像 一定是虚像 
C.观察到的像一定是倒立的 
D.观察到的像一定是放大的 
分析“远 处的物体”,说明物距大于2倍焦距, 
通过凸透镜应该成实像;“直径较大”说明成像的立体 
角较大,人眼能在较大范围内看到物体的像;“小明伸 
直手臂”,说明眼睛应该在像之后,故看到的 像应该是 
倒立的,应选C.你看,题中所加的限制为选择提供了 
很大的方便,把不确定的因 素都回避了. 
例2(2003年,黄冈)小华参加展览会,在一个小 
展室里看一个女导游在 介绍商品,试着与她握手,却 
发现是一个虚拟导游,可望不可即.后来他发现这个 
女导游只 是一个玻璃屏风后倒立的电视机屏幕上经 
初中教学 
过处理的一个形象而己,如 
图 6所示.则这个玻璃屏风 
是 镜,这个虚拟导 
游是 像(选填“虚” 
或“实”) ,电视机屏幕与玻 
图6 
璃屏风的距离应满足的条件是 . 
分析 由像与物的关系 可知,玻璃屏风是个凸透 
镜,正是因为它的“大”,人们观察像的范围也会增大, 
这是个实 像,电视机屏幕与玻璃屏风的距离应满足的 
条件是大于玻璃屏风的1倍焦距而小于2倍焦距. 
“虚拟导游”是一种先进的动态三维成像技术,它 
将动画角色人物成像到某一台面上的自由空间,构 成 
动态的、绘声绘色的虚拟人物.该装置放置在入口、走 
廊、门厅等处,可充当导游、解说 员、演讲员等角色,极 
具吸引力和新颖性.虽然真正的“虚拟导游”系统要复 
杂得多,但其 光学的基本原理与该题是一致的. 
例3(2005年,南昌市) 如图7所示为琦琦同学的 
照片,透过 
凸透镜去看 
琦琦的照 
园 
片,看到的 
甲 乙 丙  丁 
像是图中的 
图7 
图,这个像是 (填“实像”或“虚像”). 
分 析该题的限制很少,只是透过凸透镜去看琦 
琦的照片,所以看到的结果会存在许多的不确定性. 当照片在1倍焦距与2倍焦距之间,人眼在像之后 
时,看到的就是倒立、放大的像,甲可能;当照 片在1 
倍焦距以内,看到的是正立、放大的像,乙可能;当照 
片在2倍焦距以外,人眼在像 之后时,看到的就是倒 
立、缩小的像,丁也可能,只有丙是不可能的,故该题 
有多种答案. 但参考答案中提供的是乙,很明显,命题 
者只考虑了其中的一种情况. 
参考文献 
1九年义务教育三年制初级中学教课书物理第一册.北京: 
人民教育出版社.2001 
2义 务教育课程标准实验教科书物理八年级.北京:人民教 
育出版社.2004 
3义务教育课程 标准实验教科书物理八年级.北京:教育科 
学出版社.2004年 
4徐航.关于成像的几个 问题.物理教学,1984,3 
弱 
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