Question

6．在做研究“观察凸透镜成像规律”的实验时，媛媛同学发现：实验室的光具座总长只有90cm，而实验桌上却有两个凸透镜，规格如表所示，媛媛面临的问题是：为了探究凸透镜的成像规律，选用哪个透镜较好？

序号	直径	焦距
甲	5cm	30cm
乙	4cm	10cm

你认为，应该选用的透镜是乙（选填“甲”或“乙”）；如果选用另一透镜，在实验过程中将会遇到的问题是所成的像位置会超出光具座的范围，在光屏上不能看到清晰的像．
（1）为了测出凸透镜的焦距，小明同学让一束平行光正对凸透镜照射，再把光屏放在它的另一侧，移动光屏直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑（如图甲），由此可以测出凸透镜的焦距为10cm．
（2）在实验时，小明用该凸透镜观察小红的眼睛，看到小红的眼睛如图乙（a）所示，则物距满足的条件是2f＞u＞f．
（3）小明在探究“凸透镜成像的规律”时，将蜡烛、凸透镜和光屏安装在光具座上如丙图所示，要使烛焰的像能成在光屏的中央，最合理的做法是将光屏下移．
（4）当烛焰、凸透镜、光屏处于如图丁所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像（填写像的性质），幻灯机（填光学仪器名称）就是利用这一成像规律工作的．
（5）如图丁所示，保持透镜位置不变，将蜡烛移到标尺45cm刻度线处，此时眼睛应在光屏（填“烛焰”或“光屏”）的一侧向透镜方向才能观察到烛焰的虚像．

Answer 1

分析 要解决此题，需要认真分析表格中凸透镜焦距数值，根据实验所用的光具座上标尺的刻度范围是“0～90cm”，可得出结论；
凸透镜成像的规律，知道当物距处于大于2倍焦距之间时，凸透镜成倒立、缩小的实像，此时像距在一倍焦距和二倍焦距之间．
（1）根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，焦点到凸透镜的距离为焦距，让平行光射到凸透镜上，调出最小最亮的光斑为凸透镜的焦点，亮斑到凸透镜的距离为焦距；
（2）根据凸透镜成像规律，u＞2f，成倒立、缩小的实像．
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，物像在凸透镜的异侧．
u＜f，成正立、放大的虚像，物像在凸透镜的同侧来解答此题．
（3）在做凸透镜成像规律的实验时，首先要调整光屏凸透镜烛焰的中心在同一高度上，这样做的目的是使像成在光屏的中心；
（4）根据告诉的物距和测定的焦距，利用凸透镜成像的规律可确定成像的性质及应用．
（5）只有通过透镜的光线射入人眼，人眼才会看到烛焰的像，要观察虚像，眼睛也要在光屏一侧．

解答 解：如果选择甲透镜，当“研究凸透镜成像的规律”中的u＞2f时，即物距大于60cm，此时f＜v＜2f，即像距大于30cm小于60cm，而实验所用的光具座上标尺的刻度范围是“0～90cm”，所成的像位置会超出光具座的范围，在光屏上不能看到清晰的像．所以不能选甲透镜，只能选择乙透镜．
（1）将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在它的另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个最小最亮的光斑；
如图从光斑到凸透镜的距离为40cm-30cm=10cm，即为焦距．
（2）如图，因为图a的情形是倒立放大的实像，所以要看到如图a的情形，由凸透镜成像规律可知，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；
（3）根据图示的光屏、凸透镜、烛焰三者的位置关系可知，蜡烛的中心高于凸透镜、烛焰的中心，要使像成在光屏的中心，就要使将光屏下移，使三者的中心在同一高度上．
（4）把烛焰放在距凸透镜50cm-35cm=15cm处时，凸透镜的焦距是10cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机（或投影仪）．
（5）透镜位置不变，将蜡烛移到标尺45cm处，此时物距小于焦距，成正立放大的虚像．只有通过透镜的光线射入人眼，人眼才会看到烛焰的像，要观察虚像，眼睛也要在光屏一侧．
故答案为：乙；所成的像位置会超出光具座的范围，在光屏上不能看到清晰的像；（1）10；（2）2f＞u＞f；（3）将光屏下移；（4）放大；幻灯机；（5）光屏．

点评 此题是探究凸透镜成像规律的实验，考查了对实验器材的调整、凸透镜成像的规律及对倒立实像的理解，应注意掌握基础知识，做到灵活应用．