Question

15．小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材，探究凸透镜成像的规律．

次数	物距u/cm	焦距f/cm	像距v/cm
1	15	5	7.5
2		8	17.5
3		10	29.0

（1）如图所示，将凸透镜正对着太阳光，把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小最亮 的光斑，测得凸透镜的焦距是10cm．
（2）小明实验时，无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像原因可能是烛焰、凸透镜和光屏三者中心不在同一高度或者蜡烛在凸透镜焦距以内或焦点处．实验一段时间蜡烛变短，要使烛焰像仍然成在光屏的中心，应将凸透镜向下 移动．
（3）小明现把蜡烛放在距凸透镜40cm处，在凸透镜另一侧前后移动光屏，在光屏上可以得到一个缩小（填“放大”、“缩小”或“等大”）的实（填“实”或“虚”）像．若小明在凸透镜前放置一个凹透镜，要想在光屏上接收到清晰的像，应该将光屏向远离（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动．
（4）小明用三个焦距不同的凸透镜进行实验，数据记录如上表．分析表中数据可知，在物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成实像的像距越大；根据你所学凸透镜成像规律分析，此时所成像的大小越大．（均选填“越大”、“越小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可；
（2）当物距小于焦距时，凸透镜成放大、正立的虚像，虚像不能成在光屏上；
若成的像靠近光屏的上方，可以相对于凸透镜向上移动蜡烛，即向上移动蜡烛或向下移动凸透镜，使成的像向下移动，或者直接向上移动光屏，这样都可以使像成在光屏的中央；
（3）当物距大于2倍焦距时，成倒立缩小的实像；凹透镜对光有发散作用，据此分析得出答案；
（4）在解决此题时，需要仔细分析透镜焦距的变化和像距的变化；
并且要掌握凸透镜成像的规律，知道物距越小，像距越大，成的像也越大．

解答 解：
（1）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点．所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑．这个光斑便为焦点．测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距．由图知，凸透镜的焦距是40cm-30cm=10cm；
（2）蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，仍不能得到清晰的像，这说明此时成的是虚像或者物距小于焦距；
实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将靠近光屏的上方，所以应向下移动凸透镜；
（3）小明现把蜡烛放在距凸透镜40cm处，此时u=40cm＞2f，根据凸透镜成像规律可知，此时物体成倒立缩小的实像；
小明在凸透镜前放置一个凹透镜，凹透镜对光有发散作用，相对于增大了凸透镜的焦距，使像距变大，所以要想在光屏上接收到清晰的像，应该将光屏向远离凸透镜的方向移动；
（4）由表格中数据可知，物距一定，凸透镜的焦距在增大，成像的像距也在增大．
根据凸透镜成像的规律，在换用焦距更大的凸透镜时，其实是减小了物距，所以像距增大，成的像也会更大．
故答案为：
（1）最小最亮；10；
（2）烛焰、凸透镜和光屏三者中心不在同一高度或者蜡烛在凸透镜焦距以内或焦点处；下；
（3）缩小；实；远离；
（4）越大；越大．

点评 此题是探究凸透镜成像的规律以及凸透镜成像规律的应用．同时考查了学生根据实验数据得出结论的能力，要认真分析各物理量的变化情况，找出其中的联系．