1.Optik“通过透镜的光线”在教学中的运用
1.1透镜厚薄程度与其焦距的关系
固定在直线上的凸透镜可以用鼠标拖动后改变其厚度,透镜的光心处引出了一条长度固定的黄色水平线段,一部分隐藏在透镜内,另一部分露在外面的则表示透镜的焦距.当透镜变得越来越厚时,我们可以从图中看出黄色线段隐藏在透镜中的部分就越多,而露出的部分就越少,说明透镜的焦距就越小.同时在屏幕后视图中可以看出两图形的图像越来越清晰(保证物距不变的情况下进行).
1.2物体到凸透镜的距离(物距)和像的情况之间的关系
在透镜的焦距一定的情况下,通过改变物体的位置演示物距在2f>u>f,u=2f,u>2f这3种情况下像距和像的相对应变化(由于条件限制不能演示u<f,u=f两种情况).以上3种情况,由光路图可以看出在上方的方形光源通过透镜后有光线汇聚且汇聚到了下方,而下方的圆形光源却汇聚到了上方,说明在物距为以上3种时,物像成倒立实像.(1)在物距为2f>u>f时,物像被放大,光线汇聚在2f以外,见图2(a);(2)在物距为u=2f时,物像被还原,光线汇聚在2f处,见图2(b);(3)在物距为u>2f时,物像被缩小,光线汇聚在2f与f之间(因为当物距达到最大限度时像距仍然不会汇聚在焦点上)见图2(c).
2.Optik“眼睛中的光线”功能简介
“眼睛中的光线”功能可以演示正常的眼睛、近视眼、远视眼3种情况下物体在视网膜中的成像以及呈现出整个过程中的光路图,让学生轻松感知眼睛的成像特点,透彻理解眼睛中的光学知识.这一功能还可以演示到物体由远到近地移动时眼睛的晶状体形状是如何改变的.该功能的主要组成成分为:光源———与“通过透镜的光线”功能中的一样;眼球简化模型;视网膜成像图;矫正透镜———凹凸透镜各一个,见图3.
3.Optik“眼睛中的光线”在教学中的运用
3.1正常眼睛
正常眼睛用于教学中时,主要演示眼睛的一般工作原理、所成像的特点以及正常眼睛特有的成像特点.教学时应勾选“Accommodationon/off”,这样晶状体上的菱形按钮就会消失,从而晶状体的形状会根据物体距自己的距离自动改变厚度.拖动物体从远处向眼睛移动时,给观察者第一明显视觉感受就是晶状体的连续变化———逐渐变厚,直观地说明眼睛是通过改变晶状体的厚度而达到汇聚不同距离物体的像的目的.物体越远需要晶状体的汇聚能力弱,所以晶状体较薄,物体越近需要晶状体的汇聚能力强,所以晶状体较厚.眼睛的成像特点,从视网膜成像图中我们可以直观看到:成倒立的实像.正常眼睛的成像特点就是无论物体在任何位置,光线都会准确无误地汇聚在视网膜上.
3.2近视眼
近视眼模型用于教学中时,可以直观展现出其晶状体形状的特点、成像特点以及矫正的方法.与正常眼睛的晶状体相比,我们看到其晶状体较厚,所以其折射率较大,其所成的像很难落在视网膜上,大部分都落在了视网膜之前,见图4(a).这里我们将矫正透镜中的凹透镜拖动到眼睛前面,会发现像能落在视网膜上了,见图4(b)
3.3远视眼
远视模型用于教学中时,可以直观展现出其晶状体形状的特点、成像特点以及矫正的办法.与正常眼睛的晶状体相比,我们发现其晶状体较薄,所以其折射率较小,其成像很难落在视网膜上,大部分都落在了视网膜之后,见图5(a).将矫正透镜中的凸透镜拖动到眼睛前面,会发现像能落在视网膜上了,见图5(b).
作者:张丽 张雄 单位:云南师范大学物理与电子信息学院