Question

16．如图亮亮探究凸透镜成像规律的实验情况，A、B、C、分别是燃烧的蜡烛、凸透镜、光屏，它们都竖立在光具座上，此时屏上出现清晰的像，A、B、C所处位置对应的标尺刻度如图．

（1）图示的实验现象可以说明幻灯机的成像特点．（填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”）
（2）亮亮通过上网检阅科技资料发现，凸透镜成像规律符合公式$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$（u为物距，v为像矩，f为焦距），请你据此计算出该凸透镜的焦距f=20cm．
（3）取下该凸透镜，将它作为放大镜用来观察墙上地图的细微处，则该凸透镜与墙壁的距离应小于20cm；
（4）若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调一下，可到倒立、缩小的像．

Answer 1

分析 （1）要解决此题，需要掌握凸透镜成像的规律及应用．知道当物距处于f和2f之间时，成倒立、放大的实像；幻灯机就是根据这个原理制成的．
（2）将u=30cm，v=60cm，代入凸透镜成像规律公式$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$可求出f．
（3）放大镜是利用了当物距在一倍焦距内时，凸透镜成放大正立的虚像的原理．
（4）凸透镜的位置不变，调换烛焰和光屏的位置，物体在凸透镜的二倍焦距以外，在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间光屏上得到一个倒立、放大的实像．

解答 解：
（1）由图可知，物距u=40cm-10cm=30cm，像距v=100cm-40cm=60cm；
此时屏上出现清晰的像，且物距小于像距，这说明物距处于f和2f之间时，此时成倒立、放大的实像，幻灯机是根据凸透镜成倒立、放大实像的原理制成的．
（2）将u=30cm，v=60cm代入公式$\frac{1}{u}$+$\frac{1}{v}$=$\frac{1}{f}$可得：$\frac{1}{30cm}$+$\frac{1}{60cm}$=$\frac{1}{f}$，解得f=20cm．
（3）放大镜是利用物距在一倍焦距内时，凸透镜成放大正立的虚像的原理，由2小题可得此凸透镜的焦距f=20cm，
所以取下该凸透镜，将它作为放大镜用来观察墙上地图的细微处，则该凸透镜与墙壁的距离应小于20cm．
（4）当烛焰和光屏对调位置以后，此时u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像．
故答案为：（1）幻灯机；（2）20；（3）小于20cm；（4）倒立、缩小．

点评 此题主要考查凸透镜成像的规律：u＞2f，成倒立缩小的实像，应用是照相机；u=2f，成倒立等大的实像，应用是测焦距；f＜u＜2f，成倒立放大的实像，应用是投影仪；u=f，不成像；u＜f，成正立放大的虚像，应用是放大镜．