师:同学们,今天我们一起学习显微镜,希望大家掌握以下学习目标。先看个生活中常见的现象,这是洋葱,如果想看清它表皮更微小的结构,直接用肉眼无法看清,借助什么仪器可以放大观察呢?通过以前学的知识,我们知道凸透镜能使物体呈放大的像,那怎么利用凸透镜放大观察呢?来看看小明同学的方法。
我们把物体AB放在离凸透镜小于一倍焦距的位置,这时物体呈一个放大正立的虚像e。
通过实验看到物体被放大了,还有其他方法吗?看看小红同学的方法。
把物体AB放在离凸透镜大于一倍焦距小于两倍焦距的位置,这时物体呈放大倒立的实像A1、B1。
我们通过实验来验证。
通过实验看到这种方法也能成放大的像。也就是说只要物体离凸透镜的距离小于两倍焦距,所呈的都是放大的像。不同的是,物体离凸透镜距离小于一倍焦距时,呈放大虚像;物体离凸透镜距离大于一倍焦距、小于两倍焦距时,成放大实像。如果想看清更微小的物体,刚才这两种方法形成的像还能再大一些吗?通过一个动画来了解。现在物体离凸透镜的距离大于一倍焦距、小于两倍焦距。
通过实验看到物体靠近凸透镜时所成的像会变得更大。那如果物体离凸透镜的距离小于一倍焦距,也通过动画来了解,看到物体离凸透镜距离小于一倍焦距时,物体远离凸透镜所成的像会更大。尽管如此,单一凸透镜放大本领毕竟有限,无法看清动植物细胞,利用凸透镜,还有什么办法能使物体呈更大的像吗?看看小红同学的方法。
可以利用一个凸透镜,像这样放置,先将物体放大一次,然后在像后面再加一个凸透镜,将它的像又放大一次,经过两次放大,物体就能成更大的像了。
也就是说这种方法是加多一个凸透镜,使得第一个凸透镜所成的像a、b被再次放大。接下来讨论第二个凸透镜放置的位置时,要注意考虑它离像A1B1的距离,而不是离物体AB的距离。如果第一个凸透镜成的是放大实像,第二个凸透镜应该放在什么位置才能使第二次也成放大的像呢?听听这位同学的分析。
可以再增加一个凸透镜,使像在凸透镜的一倍焦距内,这时像被再次放大,呈正立放大的虚像或者实像;在第二个凸透镜大于一倍焦距、小于两倍焦距的位置,这时像呈倒立放大的实像。
我们用动画来验证他刚才的分析过程。看到像A1B1被放大成了更大的像A2B2。这种方法,像A1B1也被放大成更大的像A2B2。那如果第一个凸透镜所呈的是放大虚像,第二个凸透镜又可以放在什么位置,将这个像再次放大呢?参考这位同学的方法,可以增加一个凸透镜,使像离它的距离小于一倍焦距,这时会呈放大虚像;或者将第二个凸透镜放在离像A1B1大于一倍焦距、小于两倍焦距的位置,这时会成一个放大实像。我们也通过动画来验证,看到这种方法A1B1成了更大的像A2B2,这种方法虚像A1B1也成了更大的像A2B2。
根据这种两次放大的原理,这位同学马上画出了这样的光路图,同学们看看他画的光路图是否正确。首先他利用第一个凸透镜使物体成了放大实像A1B1。接下来把第二个凸透镜放在这个位置,离A1B1的距离小于一倍焦距。接下来他利用像点B1发出的光射入第二个凸透镜,从而得到这样的像A2、B2。
同学们,你们觉得这个光路图正确吗?事实上这个光路图是错误的,原因在于在这个步骤时,像点B1并不会向这个方向发出光,射入第二个凸透镜。像点B1发出的光实际上来自于物体B点发出的光经过第一个凸透镜折射后汇聚成像继续传播的光。因此像点B1发出的光的方向应该和光汇聚成像后继续传播的光的方向相同。那么第二个凸透镜应该放在什么位置,才能让它发出的光进入第二个凸透镜呢?也许同学们心里已经有答案了,应该放在右边这个位置。具体第二个凸透镜应该放在右边什么位置才能使第二次呈放大的像呢?看看小红同学的分析。
物体放在离凸透镜的距离大于一倍焦距、小于两倍焦距时,通过光路图看到物体AB所成的像A1、B1是放大倒立的实像,再将一个凸透镜放置在它后面,使得它离像A1B1的距离小于焦距,像A1B1再成一个放大正立的虚像A2B2,这样这个像就被再次放大了。
我们看到第二个凸透镜的焦点如图所示,所以第二个凸透镜离像A1B1的距离小于一倍焦距,因此成的是放大虚像A2、B2。那第二个凸透镜还可以放在什么位置呢?看看小明同学的方法。
物体放在离第一个凸透镜的距离大于一倍焦距、小于2倍焦距时,通过光路图看到物体AB所成的像A1B1是放大倒立的实像。再将一个凸透镜放置在它后面,使得它离像A1B1的距离大于一倍焦距、小于2倍焦距,像A1B1再成一个放大倒立的实像A2B2,这样这个像就被再次放大了。
我们看到这是第二个凸透镜的焦点。第二个凸透镜离像A1B1的距离大于一倍焦距、小于两倍焦距,A1B1被再次放大成放大实像A2B2。如果第一个凸透镜所成的是放大虚像,那第二个凸透镜又应该放在什么位置,才能使第二次成放大的像呢?根据刚才的分析,一位同学马上画出了这样的光路图,同学们,你们觉得这个光路图正确吗?我们将它放大来观察。