题目
一个凸透镜在空气中时,测出它的焦距是 f ,把它放在水中,它的焦距 f ' 将 [ ] A 、 > f ; B 、 < f ; C 、= f ; D 、无法判断。
一个凸透镜在空气中时,测出它的焦距是 f ,把它放在水中,它的焦距 f ' 将 [ ]
A 、 > f ;
B 、 < f ;
C 、= f ;
D 、无法判断。
题目解答
答案
A
提示:
透镜、成像公式。
提示:
透镜、成像公式。
解析
关键知识点:凸透镜的焦距由透镜材料的折射率、周围介质的折射率以及透镜的曲率半径决定。公式为 $f = \frac{R}{n_{\text{透}} - n_{\text{介}}}$,其中 $n_{\text{透}}$ 是透镜材料的折射率,$n_{\text{介}}$ 是周围介质的折射率。
解题核心:
当凸透镜从空气($n_{\text{介}} \approx 1$)放入水中($n_{\text{介}} \approx 1.33$)时,若透镜材料的折射率 $n_{\text{透}}$ 仍大于水的折射率,则分母 $n_{\text{透}} - n_{\text{介}}$ 减小,导致焦距 $f'$ 增大。因此,正确答案为 A。
公式推导
凸透镜的焦距公式为:
$f = \frac{R}{n_{\text{透}} - n_{\text{介}}}$
其中:
- $R$ 是透镜的曲率半径(形状固定时,$R$ 不变);
- $n_{\text{透}}$ 是透镜材料的折射率(材料固定时,$n_{\text{透}}$ 不变);
- $n_{\text{介}}$ 是周围介质的折射率(从空气变为水时,$n_{\text{介}}$ 增大)。
比较两种情况
- 在空气中:
$f = \frac{R}{n_{\text{透}} - 1}$ - 在水中:
$f' = \frac{R}{n_{\text{透}} - 1.33}$
关键结论:
若 $n_{\text{透}} > 1.33$(如玻璃透镜),则分母 $n_{\text{透}} - 1.33 < n_{\text{透}} - 1$,因此 $f' > f$。