Question

在学完凸透镜成像规律后，小明选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点作了进一步探究．

（1）为测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，须调节光屏位置直到在屏上得到一个

 

的光斑．图1是调节完成的状态，该透镜的焦距f=

 

cm；
（2）实验时凸透镜与光屏的高度已调好，但烛焰在光屏上像的位置偏高，要想成如图2状态使像成在光屏中央，应调节蜡烛使烛焰向

 

（填“上”或“下”）移动．
（3）小明调整好实验装置后，无论怎样移动光屏都得不到清晰的像，由此，你猜想造成上述现象的原因是

 

．
（4）如图3所示，蜡烛在光具座上A处时，可在B处的光屏上成一清晰的像，所成像为

 

的实像．当发光物体在A处时，物与像之间的距离为S₁，当发光物体向左移动到C处时，物与像之间的距离为S₂，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向

 

移动，则S₁

 

S₂．（选填“＞”、“=”或“＜”）
（5）小李在“探究凸透镜成像规律”实验中，用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图4所示．又用这种有同样大小方格的白纸板做光屏，用这种发光物体如图4和光屏做实验，最主要的一条优点是：

 

；
（6）小李探究完凸透镜成像规律后，接着又做了一个观察实验．如图5发光体位置不变，取下光屏，当眼睛在原光屏处会看到发光体的像吗？

 

，眼睛靠近凸透镜，是否能看到像？

 

．眼睛从原光屏位置远离凸透镜，是否能看到像？

 

（填“能看到”或是“不能看到”）

Answer 1

分析：（1）平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点，这一点叫焦点，焦点到光心的距离叫焦距．
（2）根据光线过透镜的光心不改变方向，判断蜡烛变短后，像的移动方向．
（3）在光屏上得不到清晰像的可能有多种：物体是否成像；若成像，是否成的是实像；即使成的是实像，三者的中心是否在同一高度．从以上几个方面考虑去解决此题．
（4）要解决此题，需要掌握凸透镜成像的规律．知道物体成倒立缩小的实像时，物距大于二倍焦距，而像距在一倍焦距和二倍焦距之间；且物距增大时，像距无限靠近一倍焦距．
（5）要解决此题，需要将发光二极管与烛焰比较，找出其优点．发光二极管的亮度更大，更容易观察其像．同时其形状规则，利用方格纸，更容易比较像与物的大小．
（6）要解决此题，需要掌握实像的概念．知道实像是实际光线会聚成的．要知道在像点之前光线还未会聚成像．

解答：解：（1）一束平行于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，最小、最亮的光斑就是焦点．由图可知，焦距为：10.0cm．
（2）蜡烛变短后，烛焰的位置向下移动，根据光线过透镜的光心不改变方向，像的位置向上移动．
（3）前面的（2）已经说明实验时凸透镜与光屏的高度已调好，因此无论怎样移动光屏都得不到清晰的像的原因是U＜f或U=f；
（4）由图知：物体成的是倒立放大的实像，那么物距在一倍焦距和二倍焦距之间，而像距大于二倍焦距．
此时，当物距不断增大时，像距会无限的靠近一倍焦距，但永远达不到一倍焦距处，因此物体向左移动的幅度要大于像向左移动的幅度；所以，当发光物体放置在C点时，物像之间的距离会相应的增大；
（5）这种发光体的亮度大，成的像更清晰，同时其形状规则，利用方格纸更容易比较像与物的大小．
（6）因为看到的像是倒立的，所以是实像，成像点在凸透镜的右侧；发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的．所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像．所以当眼睛在原光屏处不能看到发光体的像，眼睛靠近凸透镜也不能看到像，当眼睛从原光屏位置远离凸透镜，能看到像．
故答案为：（1）最小最亮； 10.0；（2）上； 
（3）U＜f 或 U=f；        
（4）倒立放大；左；＞；
（5）便于比较像与物的大小；         
（6）不能看到；不能看到；能看到．

点评：本题中所提供的实验装置较为新颖，很值得推广和借鉴．这是一个有一定创新性的装置，利用这一装置更容易比较像与物体的大小、倒正的关系．本题考查的知识都非常简单，是有关凸透镜成像的基本原理，是我们应该重点掌握的．