Question

9．小明在利用光具座进行凸透镜成像规律的实验探究中：

（1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，由图可知，该凸透镜的焦距是10.0cm．（保留1位小数）
（2）实验时，应通过调节使凸透镜、光屏的高度使它们的中心与烛焰的中心大致在同一高度上，目的是为了使像成在光屏的中央．
（3）如图乙所示，当蜡烛到凸透镜的距离为40cm时，向左移动光屏，直到光屏上成清晰的像．
（4）当蜡烛到凸透镜的距离为8cm时，为观察透镜成像特点，应从图乙中凸透镜右（选填：左/右）侧进行观察．
（5）如果蜡烛燃烧时间长了变短了，烛焰在光屏上的像偏高，同学们想把像仍呈现在光屏中央，应将凸透镜向下（选填：上/下）调节．
（6）如图丙所示，蜡烛在光具座上A处时，可在B处的光屏上成一清晰的像，若把蜡烛从A处向右移动距离s到C，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向右移动距离s′，则s′小于（选填：大于/等于/小于）s．
（7）实验完毕，小明想继续探究平面镜成像的规律，他应将光具座上的凸透镜换成透明玻璃板，光屏换成一支未点燃（选填：点燃/未点燃）完全相同的蜡烛．

Answer 1

分析 （1）焦距是指从焦点到凸透镜的距离，根据图1读出便可；
（2）为使像能成在光屏的中央，应调节凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度处；
（3）当物距大于2倍焦距时，像距处于f和2f之间时，凸透镜成倒立缩小的实像；
（4）u＜f，成正立放大虚像，物像同侧；
（5）在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度．
（6）根据凸透镜成像规律中像距和物距的关系可确定像的性质；凸透镜成像时，物距增大，像距减小；当由A处向C移动时，由于物体向2f处靠近，所以物像之距在减小．二者变化的幅度不相等，由此可得出s′与s的关系．（7）在做平面镜成像实验时，为便于探究成像的特点及位置，用一个透明的玻璃板代替平面镜，
平面镜成虚像，不能成在光屏上，用一个与原来完全相同的蜡烛，来代替像；实验的目的是确定像的位置，而若是点燃后方蜡烛则无法分辨像与后方蜡烛的真实火焰．

解答 解：（1）由图1知，光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处，焦点到凸透镜的距离为60.0cm-50.0cm=10.0cm，则凸透镜的焦距是10.0cm．
（2）实验中，应调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上，这样烛焰的像才能成在光屏的中央．
（3）当蜡烛到凸透镜的距离为40cm时，u＞2f，此时像距处于f和2f之间时，所以向左移动光屏，直到光屏上成清晰的像．
（4）当蜡烛到凸透镜的距离为8cm时，u＜f，成正立放大虚像，此时物像同侧；所以为观察透镜成像特点，应从图乙中凸透镜右侧进行观察．
（5）烛焰在光屏上的像偏高，因为凸透镜成倒立的实像，所以是因为烛焰相对于凸透镜靠下，因此为使像能成在光屏的中央，可以向上移动烛焰或向下移动凸透镜，或向上移动光屏．
（6）由图丙可知，物距大于像距，由凸透镜成像规律可知，可在B处的光屏上成一清晰的像，所成像为倒立、缩小的实像；凸透镜位置不变，蜡烛向右移动，物距减小，像距增大，光屏向右移动才能接到清晰的像．当由A处向右移动时，由于物体向2f处靠近，所以物像之距在减小，因为物体向右移动，像也向右移动，像距变化小于物距变化，所以物体移动的距离s大于像移动的距离s′．
（7）想继续探究平面镜成像的规律，他应将光具座上的凸透镜换成透明玻璃板，光屏换成完全相同的蜡烛．
实验中，另一根蜡烛不需要点燃，这样可使得点燃的蜡烛在玻璃板中的像更加清晰，更容易确定像的位置．
故答案为：（1）10.0；（2）使像成在光屏的中央；（3）左；（4）右；（5）下；（6）右；小于；
（7）透明玻璃板；未点燃．

点评 凸透镜成像规律是光学内容的难点，要解决此类问题，首先要熟练掌握成像特点与物距、像距的关系，对规律进行总结．