题目内容
【题目】物理兴趣小组想知道某只透镜的焦距f为多少和成像规律,做了以下实验:
(1)他们将镜面垂直于阳光,在透镜下面放上白纸(纸、镜平行),测出透镜与白纸间距 s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min,绘出图线甲,则可判断该透镜的焦距f为_________cm;
(2)接着将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上(如图乙),做成像实验,记录每次成实像的物距u,像距v,物像间距L(u+v),绘出图线丙(以f为长度单位),由图可知,要想成实像,蜡烛与光屏的间距应满足L≥_____(用f表示);
(3)晓红同学将爷爷的远视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜(靠近凸透镜)之间,移动透镜和光屏,直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像.将远视眼镜镜片取下,发现光屏上的像变模糊了。为了使屏上的像重新变得清晰,在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下, 应将光屏向_______________(靠近/远离)凸透镜的方向移动;
(4)物理学中,有一个凸透镜成像的“新概念”:放大率,结合乙、丙图可知,当物距u=3f时,n=__________。
【答案】12 4f 远离 0.5(或)
【解析】
(1)根据图甲找出白纸被烤焦的最短时间,所对应的透镜与白纸间距即为焦距;
(2)根据图丙物象间距L与物距u的关系,找出物像间距L的最小值即可;
(3)远视眼镜镜片是凸透镜,对光线有会聚作用,能使光线的会聚点提前;
(4)当物距u=3f时,结合图丙,找出对应的物像间距L和像距v,再利用即可求出。
(1)[1]由图甲可知,当透镜与白纸间距s=12cm时,白纸被烤焦的时间t=4min,所用的时间最短,说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高,这个点就是凸透镜的焦点,则测出透镜与白纸间距即为焦距f=12cm;
(2)[2]将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上,且烛焰、光屏中心和透镜中心在同一高度,即位于凸透镜的主光轴上;根据凸透镜的成实像时满足u>f,由图丙可知,随着物距u的增大,物像间距L先减小后增大,当物距u=2f时,物像间距L最小为4f,因此要想成实像,蜡烛与光屏的间距应满足L4f;
(3)[3]远视眼镜镜片是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,所以将远视眼镜镜片取下,发现“视网膜”上的像变模糊了,此时像落在“视网膜”的后面;为了使屏上的像重新变得清晰,在不移动光源和凸透镜位置的前提下,由凸透镜成像规律可知,应将光屏远离透镜;
(4)[4]当物距u=3f时,根据L=u+v可得,
,
则由图丙可知,L=4.5f,v=1.5f,故放大率:
。