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浅析中考热点照相机问题魏勇(徐州三十五中 江苏 221003)在初中物理光的折射的学习中，学习到关于照相机的知识，其原理为当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小、实像，而在具体的使用时，还有着不同的变化情况，下面谈谈近年中考热点照相机问题。一、 焦距固定照相机1、对于焦距固定照相机，如何靠改变物距和像距调节改变像的大小？原理：如图1，对于焦点固定的照相机，靠调节物体与相机的距离和暗盒的长度来调节像的大小的，当想让像变小，则应当增大物距，并相应的减小像距，反之，若想使像变大，则应当相应的减小物距，增大像距，这样才能得到清晰的像。图1例1 （2007年泰安试题）当摄影师用一台镜头焦距固定的照相机给全班同学照完合影后，接着又给小明同学照半身像，这时摄影师应该 (填“增大”或“减小”)照相机镜头和小明的距离，同时 (填“增大”或“减小”)镜头到底片的距离。分析：由于照完集体照以后再照个人半身照，所以成像变大，有以上基本原理可知，因像变大，所以像距变大，物距减小。因此答案为应该减小照相机镜头和小明的距离，同时增大镜头到底片之间的距离。例2 (2006 年镇江试题)一凸透镜的焦距是10cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜50cm处移到15cm处的过程中，像的大小和像距的变化情况是（ ）A像变大，像距变小 B像变大，像距变大C像变小，像距变小 D像变小，像距变大分析：由于蜡烛离透镜的距离减小，所以物距减小，根据基本原理可知，此时像距应该变大。例3 （第十二届全国初中物理竞赛）如图2，纸筒A的一端蒙了一层半透明纸，纸筒B的一端嵌了一个凸透镜，两纸筒套在一起组成了一个模型照相机。为了在A端得到清晰的像，要调整A、B间的距离，这时（ ）A眼睛应对着B端向筒内观察，看看像是否清楚B如果看近处的景物时像很清楚，再看远处的景物时就应该把B向外拉，增加A、B间的距离C应把A端朝着明亮的室外，B筒朝着较暗的室内，否则 图2看不清楚D应把B端朝着明亮的室外，A筒朝着较暗的室内，否则看不清楚分析：根据基本原理，可知当物距变大时，应减小像距，所以答案B错误。 2、不同焦距照相机，如何通过选择不同焦距的照相机改变像的大小？图3原理：对于同一物体的拍摄，往往可以通过选择不同焦距的照相机来改变像的大小，即可以在物距不变的情况下，通过改变焦距和像距来调节像的大小。在物距不变的前提条件下，凸透镜的焦距越大，像距越大，像越大；反之，凸透镜的焦距越小，像距越小，像越小。例4 （2006年无锡试题）小明站在同一位置用数码相机(焦距可改变)对着无锡著名景点锡山先后拍摄了两张照片甲和乙，如图4所示。他产生了这样的疑问：物体通过凸透镜在光屏上所成像的大小与透镜的焦距有何关系呢?小明对此进行了探究。甲乙 (2)测出凸透镜焦距后，小明先后选用了三个焦距分别为15cm、10cm、5cm的凸透镜，在保持物距始终为35cm的情况下依次进行实验，发现所成的像越来越小。请你根据实验结果判断小明在拍摄哪一张照片时照相机镜头的焦距较大。图4分析：其中的第二问，根据我们的基本原理，可以判断，由于第二次的成像比第一次的要大，所以应该使用的是焦距较大的镜头，所以答案为乙图。例5 (第十二届全国初中物理竞赛)如图5，甲、乙、丙、丁是镜头焦距不同的四架相机，它们所用的底片规格是相同的。分别用它们在同一地点拍摄同一景物。我们可以判定，在图6中，照片_是用相机甲拍摄的，照片_是用乙拍摄的，照片_是用丙拍摄的，照片_是用丁拍摄的。图5 四架焦距不同的照相机 CBAD图6 分析：根据基本原理，当物距一定时，选择焦距越大的照相机，所得到的像越大，由此可知，在图6中，照片A是用相机甲拍摄的，照片C是用乙拍摄的，照片D是用丙拍摄的，照片B是用丁拍摄的。二、变焦镜头相机变焦镜头是一种能任意改变焦距而成像面位置固定不变的镜头。由于焦距变化使放大率或视场角改变，这样在拍摄过程中，对景物图像取景大小可任意连续变化，增强了艺术效果。光学变焦就是通过移动镜头内部镜片来改变焦点的位置，改变镜头焦距的长短，并改变镜头的视角大小，从而实现影像的放大与缩小。其实人的眼睛就是人体中的变焦照相机。原理：人的眼睛看见物体的原理与照相图7机相似，其中晶状体相当于照相机的镜头（凸透镜），视网膜相当于胶片（光屏），但是其中的原理却有一定的区别，因为每次远处物体的像都必须清晰的成在视网膜上，而晶状体到视网膜的距离是一定的，即像距是一定的，如图7所示，看远近不同的物体时靠改变晶状体的焦距（对光的偏折能力）使像可以成在视网膜上。例6 (2006年长春中考试题)人的眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于一个_透镜，来自物体的光会在视网膜上形成一个_的像(选填“正立”或“倒立”)。如果长期不注意用眼卫生，会导致近视。有一种治疗近视眼的手术，采用激光对角膜进行处理，使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得_些(选填“强”或“弱”)。分析：近视眼的成因是因晶状体形变导致焦距变小（偏折能力变强），从而使得像成在视网膜前面，根据基本原理，做手术的目的是为了使晶状体的焦距变大（偏折能力变弱）。三、小孔照相机原理：小孔照相机又称针孔照相机，其基本原理为光在同一种均匀物质中沿直线传播，成倒立、实像，其大小与物体与小孔的距离及光屏与小孔的距离有关，物距越小或者像距越大，都可以使得像越大；另其小孔的大小也影响着成像效果。例7 （2007年徐州试题）“小孔照相机”的原理和照相机的原理相比较，下列错误的是（ ） A: 它们均是成倒立缩小的实像图8B：它们的像的大小都可以在一定范围内调节C：他们都是利用光的直线传播的特点而成像的D：他们的像都是有实际光线会聚而成的。分析：根据基本原理可知，小孔照相机所成像大小与物体与小孔的距离及光屏与小孔的距离有关，所以随着距离的不同，其像可能是放大、缩小或者等大的，因此本题的答案选择A。例8 (2006徐州试题)小孔照相机的屏与孔的距离为10cm，像的高度是物体的1/20，问物体距孔多远？图9分析： 如图9所示，根据三角形的相似形原理，如果像的高度是物体的1/20的话，物体到小孔的距离应为屏幕到小孔距离的20倍，即2米。四、“傻瓜”照相机 原理：根据透镜成像公式：（1/u）+(1/v)=(1/f)可得，v=uf/(u-f)，令u/f=n，即u=nf，则v=nf/(n-1)，当uf (n很大)时，vf。“傻瓜”相机焦距都很小（一般f=35mm），同时要求所摄景物在3m以外（满足uf）。用透镜成像公式计算，当物距u=3.5m(n=100)时，则像距v35.35mm，成像离焦点很近；当物距为7m时（n=200），像距v35.18mm，即物距从3.5m增大到7m时（n从100增至200），两次成像仅相差0.17mm。可见，当所摄景物较远时，由于物距变化而引起的像距变化是很小的，且物距越远引起的像距变化越小，同时离焦点极近，所以可以认为像的位置几乎是不变的。注意“傻瓜”相机的光学原理是在物距远大于焦距时，近似认为像距不变的。另外据成像公式求出的像距是成像最清楚的距离，但这个位置附近并不是不能成像，实际上仍然呈现比较清楚的像，对一般生活摄影是可以满足的。例9（2005年宁波试题）有一架镜头焦距为35毫米的傻瓜照相机，不用任何调节就能对相距3.5米以外的物体拍出清晰的像，小明对此现象进行