球面镜及其应用

【目的和要求】
　　
　　观察球面镜对入射光线的反射情况：
　　
　　1．凹镜能使平行光会聚于焦点；
　　
　　2．从凹镜焦点发出的光被反射后，平行射出；
　　
　　3．凸镜能使平行光发散。
　　
　　【仪器和器材】
　　
　　光具盘（J2501型），低压电源（J1201型），凹镜、凸镜和平面镜。
　　
　　【实验方法】
　　
　　1．把光具盘中的平行光源、矩形光盘按图2．6－1所示组装并调整好。选择光盘左侧的拦光片数目，使得有3－5条平行光线照到光盘上。实验时，先让学生观察光盘上显示的平行光线的特性。然后，再在矩形光盘的中部挂凹柱面镜，调整凹镜的位置（包括上下移动凹柱面镜或绕悬挂点左右移动凹柱面镜），使中间一条光线经凹镜反射后，沿原路返回，这条光线就是凹镜的主轴。这时可以观察到，平行主轴的光线经凹镜反射后，会聚于主轴上一点，这点叫焦点。
　　

　　2．在光盘缝隙右侧的圆孔铁架上放置四个小平面镜，调整小平面镜的方位，使得由缝隙进来的光线经一对小平面镜反射后过凹镜的焦点，如图2．6－2所示。可以看到，这两条通过焦点的光线经凹镜反射后，成为平行光。
　　

　　3．演示汽车前灯照亮远处的原理。在凹镜前移动点亮的小灯泡，当它的灯丝位于凹镜焦点时，远处墙上得到面积与凹镜口径相近的亮斑。
　　
　　4．把凹柱面镜换成凸柱面镜，可以看到，平行光经凸镜反射后，不能会聚于一点，而是变得发散了。
　　
　　5．演示凸镜能够扩大视野。在同一张硬纸板上挖两个大小相同的圆孔，分别盖在平面镜和凸镜上，两个镜面通过圆孔露出的面积相同，让同学比较平面镜和凸镜的观察范围。例如，分别从平面镜和凸镜中看到的同学的数目不同，可知，同面积的凸镜比平面镜的观察范围大。
　　
　　【注意事项】
　　
　　1．光具盘的调整应注意下述问题：
　　
　　（1）平行光源采用12V45W直丝灯泡，用低压电源（J1201型）供电。考虑到灯丝的冷电阻较小，开始供电时，应选用10伏特左右的电压。如灯光不够强，在灯泡点燃后，再提高供电电压（不应超过额定电压12伏特）。由于光源的散热情况不好，平行光源连续使用的时间不宜过长。
　　
　　（2）平行光源和光具盘的调整。
　　
　　①矩形光盘左边设有拦光装置，上面有七条缝隙，每条缝隙上都可以插入拦光片，选择插入拦光片的数目，可以得到3－5条缝隙。平行光透过这些缝隙后，在光盘上显示出一条条亮线。这些亮线表示了光透过缝隙后的传播路线。调整平行光源与光盘的相对位置，使得平行光源的中心正对中间的缝隙，光源的中心轴线与光盘平面成较小的夹角，这样，在光盘上可以看到几条亮线纵贯整个光盘。
　　

　　②调整光源灯泡的位置，使得灯丝位于光源凸透镜的焦平面上，灯丝和光盘平面垂直。灯丝位于焦平面上，它所发出的光，经凸透镜成为平行光；由于灯丝不是一个点，而是近于一条直线段，因此，灯丝上每一点形成的平行光束的轴线与透镜主轴的夹角不同，如图2．6－3所示。这样，由平行光源发出的光在不同截面内的特性也就不相同。当灯丝与光盘平面垂直时，即灯丝与光盘左侧的通光缝隙平行时，在光盘上见到的亮线边缘清晰，发散角最小；当灯丝与光盘平面平行时，即灯丝与通光缝隙垂直时，在光盘上见到的亮线边缘不清晰，发散角最大。
　　
　　③考虑到像

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