盛水的玻璃杯是放大鏡嗎

盛新

例1 如圖1所示，當(dāng)透過(guò)盛水的玻璃杯看書(shū)本上的文字時(shí)，你看到的文字將會(huì)（ ）。

A.不變 B.變大

C.高度不變，但變寬了 D.寬度不變，但變高了

解析：這是一道典型的光學(xué)例題，更是我們身邊奇妙的物理現(xiàn)象。請(qǐng)同學(xué)們準(zhǔn)備好盛水的玻璃杯，親自動(dòng)手做一做，你觀(guān)察到書(shū)本上的文字真的上下左右都放大了嗎？結(jié)果看到的現(xiàn)象與我們的想象還是有很大差別的，這是為什么呢？

盛水的玻璃杯類(lèi)似于放大鏡，也能將書(shū)本上的文字放大，只是這里的“放大”是橫向變長(zhǎng)而縱向不變，這主要是因?yàn)槭⑺牟ＡП纳舷虏糠郑v向）類(lèi)似于一個(gè)上下垂直的透明玻璃板，透過(guò)透明玻璃板看書(shū)本上的文字是沒(méi)有變化的，而盛水的玻璃杯的左右部分（橫向）是弧形，中間厚邊緣薄，類(lèi)似凸透鏡，書(shū)本上的文字處在凸透鏡焦點(diǎn)以?xún)?nèi)，透過(guò)凸透鏡看書(shū)本上的文字是正立、放大的虛像，即看到的文字在左右方向發(fā)生變化，所以最終看到的文字高度不變，但變寬了。答案：C。

小結(jié)：盛水的玻璃杯類(lèi)似于放大鏡，但不是放大鏡，所成的像縱向不變，只有橫向變寬。

拓展變式1：盛水的玻璃杯看鸚鵡圖片的動(dòng)態(tài)分析

例2 如圖2所示，小明透過(guò)盛滿(mǎn)水的圓柱形透明玻璃杯觀(guān)看書(shū)上的鸚鵡圖片（圓圈中的鸚鵡圖與書(shū)本中的鸚鵡圖實(shí)際大小相等），改變課本與水杯的距離，他不可能看到的像是（ ）。

解析：由例1結(jié)論可知，盛水的玻璃杯類(lèi)似凸透鏡，所成的像具有橫向變寬而縱向不變的特征，即只有橫向上類(lèi)似于凸透鏡，再結(jié)合凸透鏡成像規(guī)律進(jìn)行分析。本題中透過(guò)盛滿(mǎn)水的圓柱形透明玻璃杯觀(guān)看書(shū)上的鸚鵡圖片，鸚鵡圖片的像縱向不變，只有橫向上可以發(fā)生變化：正立（左右不變）或倒立（左右改變）、放大（變寬）或縮?。ㄗ冋?。在玻璃杯與鸚鵡圖片的距離（稱(chēng)為物距u）從零逐漸變大的過(guò)程中，當(dāng)u < f時(shí)，成正立、放大的虛像，即A正確;當(dāng)f < u < 2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，即D正確;當(dāng)u > 2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，即C正確。B中鸚鵡的像高度縮小了，B錯(cuò)誤。答案：B。

規(guī)律歸納：利用盛水的玻璃杯看鸚鵡圖片的動(dòng)態(tài)分析過(guò)程涉及凸透鏡的成像規(guī)律，如圖3是凸透鏡成像規(guī)律的動(dòng)態(tài)分析圖，其中“1、2、3、4”代表物體，“1'、2'、3'、4'”分別代表物體所成的像。分析可得：焦點(diǎn)內(nèi)外分虛實(shí)，二倍焦距分大小，實(shí)像分居兩側(cè)倒，虛像則是同側(cè)正，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。

拓展變式2：空玻璃杯、盛水玻璃杯觀(guān)察鉛筆的動(dòng)態(tài)分析

上述分析的是盛水的玻璃杯觀(guān)看書(shū)本上的文字、鸚鵡圖片，如果將不盛水的空玻璃杯與盛水的玻璃杯進(jìn)行對(duì)比分析，將會(huì)觀(guān)察到不一樣的現(xiàn)象。

例3（2021·江蘇·揚(yáng)州市二模）如圖4a所示，把一支鉛筆水平地放在空玻璃杯的后方，透過(guò)玻璃杯觀(guān)察到的情形如圖4b;將玻璃杯裝滿(mǎn)水后，將鉛筆由靠近玻璃杯的位置向遠(yuǎn)處慢慢地移動(dòng)，同時(shí)透過(guò)玻玻璃杯察鉛筆的像。關(guān)于以下實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A.如圖4b，人能通過(guò)空玻璃杯觀(guān)察到鉛筆是光的反射成像，此像是虛像

B.人通過(guò)盛水的玻璃杯可以觀(guān)察到如圖4c所示的像，此像是虛像

C.人通過(guò)盛水的玻璃杯可以觀(guān)察到如圖4d所示的像，此像是實(shí)像

D.人通過(guò)盛水的玻璃杯可以觀(guān)察到如圖4e所示的像，此像是實(shí)像

解析：如圖4a，透過(guò)空玻璃杯觀(guān)察后方一支水平放置的鉛筆，此時(shí)看到鉛筆的像如圖4b所示，鉛筆的像大小幾乎沒(méi)有發(fā)生變化，這是因?yàn)榭詹ＡП?lèi)似于透明玻璃板（與平面鏡成的像相似，成正立、等大的虛像），只是成像原理不一樣，人能透過(guò)空玻璃杯觀(guān)察到鉛筆是光的折射成像，此像是虛像。將玻璃杯裝滿(mǎn)水后，透過(guò)玻璃杯觀(guān)察后方鉛筆成像與上述分析原理一樣，即橫向變化而縱向不變，當(dāng)u < f時(shí)，成正立、放大的虛像，即圖4e;當(dāng)f < u < 2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，即圖4d;當(dāng)u > 2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，即圖4f。圖4c中鉛筆的像是正立、放大的虛像，但像不僅橫向變大，縱向也變大，因此是錯(cuò)誤的像。答案：C。

（作者單位：江蘇省鹽城市神州路初級(jí)中學(xué)）