Question

7．在学习了光学知识后，学校科技小组的同学对有关实验进行了思考和创新：

（1）如图1，在“探究平面镜成像规律”的实验中，①采用透明玻璃板代替平面镜来完成探究活动，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到A蜡烛像的同时，也能观察到B蜡烛，这是为了能确定像的位置；
②当点燃的蜡烛放在玻璃板前30cm的A处时，玻璃板后30cm的B处的蜡烛好像也被“点燃”了；移去B处的蜡烛，取一光屏放在B处，发现光屏上并没有出现蜡烛的像，这说明平面镜所成的像是虚像；
③将玻璃板和B蜡烛移走后，在原玻璃板的位置放一个凸透镜，B处放一块光屏，发现光屏上恰好成清晰的倒立、等大的蜡烛像，则该凸透镜的焦距为15cm．．
（2）在“探究凸透镜成像规律”时，用红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10cm，实验装置如图2所示．
①实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度（同一水平面），其目的是使像成在光屏中央．
②凸透镜固定在光具座零刻度线上，将光源移至40cm时，在光屏上出现倒立、缩小的实（选填“实”或“虚”）像；如果将光源移至8cm刻度时，他通过凸透镜看到光源的正立（选填“倒立”或“正立”）、放大的虚像．
③将光源“F”放在15cm处，其大小如图3所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上，如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是：C（填字母代号）
④同学们做完实验后，对这个实验装置进行如下A、B、C、D四个评价，你认为其中正确的有哪些？ABC（选填字母）
A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小
C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距
D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距．

Answer 1

分析 （1）①探究平面镜成像实验中，要用透明的玻璃板代替平面镜，虽然成像不太清晰，但是在物体一侧能看到物体的像，同时还能看到代替物体的另一个物体，便于确定像的位置，便于比较物像大小关系；
②虚像是由实际光线的反向延长线形成的，不能被光屏接收；
③根据凸透镜成像规律，物距u=2f=30厘米，成倒立等大的实像，可求该凸透镜的焦距；
（2）①为使像成在光屏中央，实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度（同一水平面）；
②分析物距与焦距的关系，当物距大于2倍焦距，在光屏上出现倒立、缩小的 实像；
当物距小于1倍焦距，成正立放大的虚像，像与物在同侧；
③根据当物距大于1倍焦虑小于2倍焦距时成倒立放大的实像，倒立指上下、左右与实物颠倒；
当将凸透镜的一部分遮住时，由于其他部分仍能会聚光线，所以仍能成完整的像，只是光线数量减小，像变暗；
④A、在凸透镜成像实验中，烛焰的形状会受风的影响，并且烛焰和像的大小关系不容易确定；
B、实验中用发光二极管做光源，这样成的像比较稳定，并便于比较像与物体的大小；
C、像和物到凸透镜的距离分别为像距和物距，若将凸透镜放在0刻线处，可以从光具座直接读出像距和物距的大小；
D、根据物距等于2f时成等大的实像，当实像和物相等时，此时像距、物距都等于2倍焦距，可测量焦距．

解答 解：（1）①用透明玻璃板代替平面镜进行实验，目的是在观察到蜡烛A的像的同时，也能观察到蜡烛B，便于确定像的位置和比较物像大小关系；
②移去B处的蜡烛，取一光屏放在B处，发现光屏上并没有出现蜡烛的像，这说明平面镜所成的像是虚像；
③将玻璃板和B蜡烛移走后，在原玻璃板的位置放一个凸透镜，B处放一块光屏，发现光屏上恰好成清晰的倒立、等大的蜡烛像，此时像距、物距均为30厘米，根据凸透镜成像规律，物距u=2f=30厘米，则该凸透镜的焦距为15厘米；
（2）①实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度（同一水平面）；
②凸透镜固定在光具座零刻度线上，将光源移至40cm时，此时物距大于2倍焦距，在光屏上出现倒立、缩小的 实像；
如果将光源移至8cm刻度时，即物距为8cm，物距小于1倍焦距，成正立放大的虚像，像与物在同侧，他通过凸透镜看到光源的正立、放大的虚像；
③将光源“F”放在15cm处，其大小如图3所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上，此时f＜u＜2f，成倒立放大的实像，因凸透镜是立体的，所以左右、上下均颠倒；
如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上仍能成完整的像，但像变暗，故选C；
④A、发光二极管作为光源与烛焰相比，像更稳定，故A正确；
B、用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小，故B正确；
C、零刻度线刻在光具座标尺的中央，这样可以直接从光具座读出物距和像距，故C正确；
D、若凸透镜的焦距未知，可调节物距及像距，当成等大的实像时，物距便等于2倍焦距，这样可以测出凸透镜的焦距，故D错误．
选ABC．
故答案为：（1）①位置；②虚；③15．
（2）①同一高度（同一水平面）；②实；正立；③C；④ABC．

点评 本题探究平面镜成像规律，考查器材的选用及目的，同时探究凸透镜成像规律，考查器材的调试、成像规律的运用及机制和对实验方案的改进及评估，综合性较强．