Question

1．某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验：

（1）由图甲可知，该凸透镜的焦距是15cm．
（2）实验时凸透镜与光屏的高度已调好，但烛焰在光屏上像的位置偏高，要想使像成在光屏中央，应调节蜡烛使烛焰向上（填“上”或“下”）移动．当将蜡烛与凸透镜的距离调为35cm时，移动光屏，在屏上可以看到清晰的倒立、缩小（填“放大”、“缩小”或“等大”）实像．
（3）如图乙所示，若在光屏上（光屏未画出）得到清晰放大的实像，则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四点中的c点，此成像规律应用在投影仪上（填一种器材名称）．
（4）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”戴上近视眼镜时，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”的前面（选填“前面”或“后面”）．
（5）实验时光屏上得到一个清晰的像A，接着他保持蜡烛的位置不变，用另一个焦距为f′的凸透镜代替原来焦距为f的凸透镜并保持透镜的位置不变，移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像B，观察实验现象，他发现像B比像A变大了．根据上述实验可以判断f′与f大小关系是f′＞f．

Answer 1

分析 （1）通过甲图所示的现象，结合凸透镜焦点的定义即可确定该凸透镜的焦距；
（2）为使所成像能在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上，根据u＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实来解答此题；
（3）根据f＜u＜2f时，凸透镜成倒立放大的实像，应用是投影仪来解答此题，注意在光屏上得到的像都是倒立的；
（4）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；
（5）凸透镜成像时，光屏上成的像都是倒立的实像．
凸透镜成实像时，U＞2f，成倒立、缩小的实像；
物距：2f＞U＞f，凸透镜成倒立、放大的实像时，根据物距和像距提供的数据列出不等式，解不等式组确定两个透镜的焦距的大小．

解答 解：（1）平行光线经过凸透镜后会聚于一点，这一点就是焦点．焦点到光心的距离是焦距，根据图示中光屏在刻度尺上的位置，可以读出该凸透镜的焦距是60cm-45cm=15cm．
（2）为使所成像能在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上．由于烛焰在光屏上像的位置偏高，要想使像成在光屏中央，应调节蜡烛使烛焰向上调节，或将光屏向上调节；
由于蜡烛在凸透镜2倍焦距外的位置，所以在光屏上得到一个倒立、缩小的实像；
（3）由屏上得到清晰放大的实像可知，此像是倒立放大的实像，此时f＜u＜2f时，由图可知，c点正好在f和2f之间；其应用是投影仪；
（4）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；
（5）凸透镜成像时，光屏上成的像都是倒立的实像．
由图可知，光屏上得到一个清晰的像A，是倒立缩小的实像，则焦距为f的凸透镜：物体离凸透镜30cm处，30cm＞2f，所以，15cm＞f，
即f＜15cm．
当用另一个焦距为f′的凸透镜代替原来焦距为f的凸透镜并保持透镜的位置不变，可以成倒立，缩小的实像，但这个像B比像A变大，那么像距比原来的像距也大了；由此可知焦距为f′的凸透镜的焦距比原来凸透镜的焦距要大；
也可以成倒立、放大的实像，此时物距：2f＞U＞f，物体离凸透镜30cm处，2f′＞30cm＞f′，所以焦距为f′的凸透镜：30cm＞f′＞15cm．
所以，焦距为f′的凸透镜的焦距大于焦距为f的凸透镜．即可以判断f′与f大小关系是 f′＞f．
故答案为：（1）15；
（2）上；缩小；
（3）c；投影仪；
（4）前面；
（5）f′＞f．

点评 （1）粗测凸透镜焦距的方法：让太阳光经凸透镜会聚成最小最亮的光斑，用刻度尺测出亮斑到凸透镜的距离即为焦距．
（2）掌握凸透镜成像的三种情况和应用是凸透镜成像习题的重要依据．