Question

小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，进行了如下操作并得到了相关结论．请你将空缺部分补充完整．

实验序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	30	15	倒立，缩小的实像
2	25	16.7	倒立、缩小的实像
3	20	20	倒立，等大的实像
4	15	30	倒立，放大的实像
5	5	/	正立，放大的虚像

（1）将一束平行光射向凸透镜，得到如图1所示的光路图．则该透镜的焦距为

10

cm．
（2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在

同一高度

．
（3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中．
 ①表中实验序号2中像的性质为

倒立

、

缩小的

、

实像

；
②当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向

远离

（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动．
③表中实验序号4中像距为

30

cm．
（4）实验中，某同学在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，如图2所示（P点是2倍焦距处）．你解决的方法是

升高蜡烛的高度

．
（5）再把蜡烛移到B点处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到像，是因为此时成的是正立、放大的

虚像

，要想看到这个像，应从图中的

C

 （填“C”或“D”）箭头所示的方向去观察．
（6）当两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于图3所示的位置时，光屏上C、D两处会得到清晰缩小的像，用一厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上

C

（选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像．

Answer 1

分析：（1）根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．
（2）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①根据凸透镜成像的四种情况进行判断：
u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像．
u=2f，v=2f，成倒立、等大的实像．
2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的实像．
u＜f，成正立、放大的虚像．
②凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大．
③根据光路是可逆的，判断像距大小．
（4）在探究凸透镜成像特点的实验中，必须调整蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，这样像才能成在光屏的中央．
（5）研究凸透镜成像时，蜡烛、凸透镜、光屏在同一条直线上，三者中心大致在同一个高度．
（6）过凸透镜光心的光线不改变方向．由此可以判断A处烛焰的像在D点，B处烛焰的像在C点．

解答：解：（1）如图所示，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点和光心之间的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10cm．
（2）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①已知凸透镜的焦距是10cm；根据表中序号为2的数据可知，25cm＞2f，2f＞16.7cm＞f，所以成倒立、缩小的实像．
②光屏上仍然得到清晰的像说明凸透镜成实像，凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，所以当烛焰从远处向透镜靠近时，光屏应向远离凸透镜的位置移动．
③根据表中序号为1的实验数据可知，当物距为30cm时，像距为15cm，成倒立、缩小的实像，根据光路是可逆的，所以当物距为15cm时，像距为30cm，成倒立、放大的实像．
（4）由图可知，像在光屏上的位置偏高，因为成的是倒立的像，所以可以使蜡烛的高度升高，使蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度．
（5）把蜡烛移到B点处，U＜f时，凸透镜成正立放大的虚像．光屏上承接不到像，需要透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像，故需从C箭头所示的方向去观察．
（6）根据过光心的光线不改变方向，可以判断A处烛焰的像在D点，用厚纸板挡住A处的烛焰，D处烛焰的像不见了，C处还能看到B处烛焰的像．
故答案为：
（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立；缩小的；实像；②远离；③30；（4）升高蜡烛的高度；（5）虚像；C；（6）C．

点评：（1）掌握凸透镜成像的三种成像的物距、像距和像的性质．
（2）正确区分实像和虚像．
（3）实验过程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析原因，并能解决．