凸透鏡成像

因為光經過不同物體（媒介）具有折射的現象，可以使用一個凸透鏡將其一側之物體形成一個實像於另一側，請探究此現象。

實驗材料： 鋁擠型滑軌 *1 凸透鏡 *1 蠟燭 *1 屏幕 *1 捲尺 *1

現象說明

在一個凸透鏡兩側安排一支蠟燭及一個屏幕，藉由調整蠟燭、凸透鏡及屏幕之距離，得以在屏幕是看到蠟燭之實像。

探究問題

• 2.1 如何安排蠟燭凸透鏡及屏幕，使得蠟燭可以透過凸透鏡成一實像於屏幕上。
• 2.2 固定蠟燭與屏幕距離，可以挪動調整凸透鏡相對位置，在屏幕上看到實像。
• 2.3 相對於物體，實像方位與大小和它們相對位置之關係為何。
• 2.4 續上，是否有定量的關係。
• 2.5 還有哪些可能的成像？就是除了實像，可以觀察到其它現象？

實作項目

• 3.1 以3D印表機印出相關物品的座（如下圖）。
• 3.2 將蠟燭與屏幕固定在鋁擠型滑軌相距一段距離（如下表一），移動凸透鏡，直到觀察到蠟燭成像於屏幕上。
• 3.3 續上，是否可以找到兩個凸透鏡的位置，可以觀察到實像於屏幕上。
• 3.4 紀錄物體與透鏡距離（稱為物距）及透鏡與屏幕距離（稱為像距），如下表二。
• 3.5 改變蠟燭與屏幕距離，重複上述實驗。

表一：固定蠟燭與屏幕距離，調整透鏡，尋找成實像的位置。

表二：記錄物距與像距

物距p(cm)
像距q(cm)

物距倒數1/p(1/cm)
像距倒數1/q(1/cm)

分析與結論

• 4.1 能及時調整出蠟燭透過凸透鏡成一實像於屏幕。
• 4.2 改變蠟燭與屏幕距離，移動凸透鏡尋找成立實像之位置，記錄物距與像距之數據。
• 4.3 繪製像距與物距關係圖。
• 4.4 能轉化像距及物距倒數，繪製它們之間的關係圖。
• 4.5 由上述數據圖中萃取出重要物理量。
• 4.6 除了實像，還有觀察到哪些現象？

教學目標與評量

• 5.1 動手操作技能。
• 5.2 能經由觀察並進行敘述。
• 5.3 能以Excel作圖，並轉化相關數據。
• 5.4 能從數據圖中萃取出重要物理量。
• 5.5 報告與口語表達能力。