Question

2．在探究凸透镜成像规律的实验中，小明将蜡烛、凸透镜、光屏、依次放在光具座上如图所示．
（1）当把蜡烛放在光具座上如图所示位置，点燃蜡烛，移动光屏上得到烛焰清晰、倒立、缩小 的实像（选填“放大”或“缩小”）．
（2）若遮住凸透镜的上半部分，则烛焰在光屏上的成像情况是完整的像（选填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像”）．
（3）若把图中的凸透镜看作“眼睛的晶状体”，光屏看作“视网膜”，当“眼睛”带上近视眼镜时，烛焰刚好在“视网膜”上成一清晰的像；若取下近视眼镜，则清晰的像会成在“视网膜”的前方（选填“前方”或“后方”）．
（4）小明在实验中发现像高与像距、物距之间有一定的关系，为了进一步研究，他将5cm高的发光体作为光源进行实验．下表是小明同学实验时记录的几组数据：根据表中数据，完成下列问题：
①该凸透镜的焦距为0.1m．
②从表中的数据可以看出“像高与物高的比值”和“像距与物距的比值”之间的具体关系．小明得出的结论是像高与物高的比值和像距与物距的比值相等．

实验次数	物距u/cm	像距v/cm	物高l/cm	像高h/cm
1	35	14	5	2
2	30	15	5	2.5
3	20	20	5	5
4	15	30	5	10
5	12	60	5	25

Answer 1

分析 （1）光屏上能承接到的像是实像．凸透镜成实像时，当u＞2f，成倒立缩小的实像．
（2）要解决此题需要掌握凸透镜成像的成因．凸透镜成像属于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；如果不遮住凸透镜的下半部分，透过的光多，像就亮；遮住凸透镜的下半部分，透过的光少，像就暗．
（3）近视眼是晶状体变厚，晶状体对光线的会聚能力增强，使像成在视网膜的前方，戴凹透镜使光线发散一些，使像呈在视网膜上．
（4）①根据凸透镜成像规律中的物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，可求得其焦距．
②根据4次试验中像高与物高的比值和像距与物距之间的具体关系，可得出结论．

解答 解：（1）如图，已知f=10cm，u=30cm，则u＞2f，凸透镜成倒立、缩小的实像．
（2）凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的下半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，还是完整的像；只是由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，亮度会减弱．
（3）近视眼不戴近视眼镜，由于晶状体变厚，像呈在视网膜的前方．给“眼睛”戴上近视眼镜，使光线发散一些，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像，若取下近视眼镜，又恢复到原来状态．
（4）①由表中第3此实验的数据，物距等于像距，物像等大，可知，此时u=2f=20cm．则f=10cm．即该凸透镜的焦距为10cm=0.1m．
③第1次实验中像高与物高的比值：$\frac{2}{5}$，像距与物距的比值：$\frac{14}{35}$=$\frac{2}{5}$，
2次实验中像高与物高的比值：$\frac{2.5}{5}$=$\frac{1}{2}$=，像距与物距的比值：$\frac{15}{30}$=$\frac{1}{2}$，
3次实验中像高与物高的比值：$\frac{5}{5}$=1；像距与物距的比值：$\frac{20}{20}$=1，
4次实验中像高与物高的比值：$\frac{10}{5}$=2，像距与物距的比值：$\frac{30}{15}$=2，
5次实验中像高与物高的比值：$\frac{25}{5}$=5：像距与物距的比值：$\frac{60}{12}$=5，则由此可得出结论：像高与物高的比值和像距与物距的比值相等．
故答案为：（1）缩小；（2）完整的像；（3）前方；（4）①0.1；②像高与物高的比值和像距与物距的比值相等．

点评 凸透镜相当于由很多个三棱镜组成的，光经过透镜折射后会聚成像，挡住一部分光不会影响所成的像，只是亮度变暗；此实验现象可以让学生做实验时动手操作一下，观察有什么现象发生，感性认识印象会更深，效果会更好．