Question

2．某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验：

（1）实验时应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一直线上，目的是使像能成在光屏中央．
（2）如图乙所示，若在光屏上（光屏未画出）得到清晰放大的像，则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四点中的c点．再将蜡烛离凸透镜远离一些，要获得清晰的实像．光屏应靠近（选 填“靠近”或“远离”）凸透镜．
（3）移动蜡烛，使烛焰离凸透镜10cm，再移动光屏，不能（能/不能）在光屏上得到一个清晰 的烛焰的像．
（4）随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向上（上/下）移动．
（5）如图丙所示，OO′为凸透镜的主光轴，烛焰在光屏上所成的像如图所示，请你确定凸透镜的位置，并标出凸透镜的焦点．

Answer 1

分析 （1）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，即使应烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，像才能呈在光屏的中央位置．
（2）根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断；根据f＜u＜2f时，凸透镜成倒立放大的实像，凸透镜成实像时，物近像远像变大．
（3）根据物距和焦距的关系确定凸透镜成像特点，实像能呈现在光屏上，虚像不能呈现在光屏上．
（4）根据光线过光心不改变方向判断像的移动情况；
（5）选取物体上的一点，找出其对应的像点，结合凸透镜的三条特殊光线：平行于主光轴的，过焦点的；过光心的．利用其对应的入射光线的特点，可以确定凸透镜的位置，焦点的位置．

解答 解：（1）实验时应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一直线上，并且大致在同一高度，即使应烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，像才能成在光屏的中央位置．
（2）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，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f=60.0cm-45.0cm=15.0cm；
由屏上得到清晰放大的实像可知，此时f＜u＜2f时，由图可知，c点正好在f和2f之间．
若要使所成的像变小，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，应将蜡烛向远离凸透镜方向移动，同时光屏应向靠近凸透镜方向移动．
（3）凸透镜的焦距f=15cm，使烛焰离凸透镜10cm，此时物距u＜f，成正立放大的虚像，光屏上不能承接到虚像．
（4）实验过程中，蜡烛燃烧变短，根据光线过光心不改变方向，像会向光屏的上方移动；
（5）在烛焰上取一点A，在所成的像上找出其对应的像点A′，连接AA′，其与主光轴的交点O就是凸透镜的光心，由此可以确定凸透镜的位置；
过S点作平行于主光轴的入射光线，经过凸透镜折射后要过S′，折射光线与主光轴的交点就是凸透镜焦点F的位置（因为平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过焦点）；如图所示：

故答案为：（1）使像能成在光屏中央；（2）c；靠近；（3）不能；（4）上；（5）见上图．

点评 此题考查了凸透镜成像对实验操作的要求．一定要注意实验前的调整工作．同时还考查了凸透镜成像的规律及应用，需熟练掌握成像特点与物距、像距的关系．