Question

5．江涛想探究凸透镜成像规律，实验桌上有两个凸透镜，焦距分别为10cm和20cm．
（1）江涛将其中一块凸透镜放在光具座上，当烛焰、透镜及光屏的位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像，则他选择的凸透镜的焦距为10cm；
（2）随着蜡烛燃烧，烛焰的像成在光屏上方，若要使像能够成在光屏的中央，应将凸透镜向（选填“上”、“下”、“左”、“右”）调整；
（3）为了再次成像，他将烛焰向左移动5cm，同时将光屏向左动一定距离，才能在屏上得到清晰的实像，此时像的移动速度小于（选填“大于”、“等于”、“小于”）烛焰的移动速度；
（4）江涛将蜡烛和光屏的位置对换，发现在光屏上仍能成一清晰的像，此时像的性质是倒立、放大的实像；

Answer 1

分析 （1）凸透镜成实像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像的规律确定选择的是哪个凸透镜；
（2）实验一段时间后，蜡烛变短了，根据过光心不改变方向，判断透镜的移动方向；
（3）根据物距和像距的移动范围分析；
（4）根据光路的可逆性和凸透镜成像的规律可确定成像的性质：当u＞2f时，光屏上呈现倒立、缩小的实像，2f＞v＞f．当2f＞u＞f时，光屏上呈现倒立、放大的实像，v＞2f．

解答 解：（1）由图可知：u=50cm-20cm=30cm，v=15cm，由凸透镜成像规律可知：此时的像是倒立缩小的实像；
则u=30cm＞2f，2f＞15cm＞f，
解得，7.5cm＜f＜15cm，由题意“有两个玻璃凸透镜，焦距分别为10cm和20cm”可知他选择的凸透镜的焦距为10cm；
（2）蜡烛变短了，光屏上的像会向上移动，要使像成在光屏的中央，根据过光心不改变方向，凸透镜向下移动，或光屏向上移动．
（3）烛焰从凸透镜二倍焦距以外向远处移动时，像从凸透镜的二倍焦距向一倍焦距的范围移动，则物体移动的速度大于像移动的速度．
（4）据光路的可逆性可知，若将透镜和光屏的位置对换，即此时物体处于1倍焦距和2倍焦距之间，光屏处于2倍焦距以外，此时成倒立、放大的实像．
故答案为：（1）10；（2）下；（3）小于；（4）倒立、放大．

点评 此题是探究凸透镜成像过程中应注意的一些问题，也是实验中常用到的常识性问题，要掌握并能利用其解决碰到的有关问题．