Question

4．同学们在“探究凸透镜成像的规律”实验中．
（1）如图甲所示，让平行光经过凸透镜后，在光屏上出现一个最小最亮的光斑，由此可知，该凸透镜的焦距是10.0cm．

（2）用该凸透镜做成像实验，把蜡烛放在距凸透镜如图乙所示的位置，移动光屏，在光屏上形成清晰的像．若撤去光屏，人眼在图示位置能（选填“能”或“不能”）观察到蜡烛的像．
（3）接着把蜡烛放在距凸透镜25cm的位置，移动光屏，在光屏上得到清晰的像“A”；再接着把蜡烛放在距凸透镜28cm的位置，再移动光屏，在光屏上得到清晰的像“B”，由实验可知像“A”大于（选填“大于”或“小于”）像“B”．
（4）根据上述（3）的操作，在光屏上得到清晰的像“B”之后，张老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像又变得模糊，小李同学发现：当光屏向左移动适当距离后像又清晰．由此可知，张老师所戴的眼镜是凸透镜，张老师的眼睛属于远视眼（选填“近视眼”、“远视眼”或“正常眼”）．
（5）小王同学将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上（如图丙），做成像实验，记录每次成实像的物距u，像距v，物像间距L（u+v），绘出图线丁（以f为长度单位）．由图可知，要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥4f．经“百度”发现，物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率n=$\frac{A′B′}{AB}$=$\frac{v}{u}$，结合丙、丁两图，可知当物距u=1.5f时，n=2．

Answer 1

分析 （1）掌握凸透镜对光线的会聚作用；根据焦距的概念，计算出焦距的大小．从焦点到凸透镜的距离．
（2）当2f＞u＞f时，成倒立放大实像，实像是光线的真实会聚，可以直接用眼睛观察到；
（3）凸透镜成像的规律及其应用之一：当u＞2f时，成倒立缩小的实像，凸透镜成实像时，物近像远像变大；
（4）根据像的位置变化判断眼镜对光线的作用，然后根据凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用判断出眼镜的种类；
（5）根据图丁，当物距u=1.5f时找出对应的物像间距L，由L=u+v算出v，再利用n=$\frac{A′B′}{AB}$=$\frac{v}{u}$即可求出．

解答 解：（1）由图中，平行光线经凸透镜后会聚到一点，说明凸透镜对光线具有会聚作用，光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透镜的焦点，所以焦距为40.0cm-30.0cm=10.0cm．
（2）由图可知此时物距为u=18cm，这时2f＞u＞f，成倒立放大实像，由于是实像，当撤去光屏，人眼睛在光屏的位置能看到物体的实像；
（3）把蜡烛放在距凸透镜25cm的位置，即u＞2f时，由凸透镜成像规律可知，成倒立缩小的实像A，
把烛焰放在距凸透镜28cm处时，即u＞2f时，由凸透镜成像规律可知，成倒立缩小的实像B，
根据凸透镜成实像时，物近像远像变大，可知，像“A”大于像“B”；
（4）把眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏向左移动适当距离后像又清晰．说明该眼镜对光线具有会聚作用，为凸透镜，远视眼镜的镜片是凸透镜；
（5）由图丁可知，当物距u=1.5f时，物像间距L=4.5f，
根据L=u+v可得，v=L-u=4.5f-1.5f=3f，
则放大率：n=$\frac{A′B′}{AB}$=$\frac{v}{u}$=$\frac{3f}{1.5f}$=2．
故答案为：（1）10.0；（2）能；（3）大于；（4）凸；远视眼；（5）2．

点评 本题主要考查凸透镜成像规律及其应用、焦距的测量和图象的分析能力，解决此题的关键是通过图象确定凸透镜的焦距，涉及到了放大率，有一定的难度．