Question

4．小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，进行了如下操作并得到了相关结论．

请你将空缺部分补充完整．
（1）将一束平行光射向凸透镜，得到如图1所示的光路图．则该透镜的焦距为10cm．
（2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在表中．

实验序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	30	15	倒立、缩小的实像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的实像
4	15		倒立、放大的实像
5	5	--	正立、放大的虚像

①上表中实验序号2中像的性质为倒立、缩小的实像，实验序号4中像距大于20cm．（后一空选填“大于”或“小于”）
②当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向远离（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动．
（4）为满足教学需要，张老师自制了一个“平行光源”．如图2所示，在一个用开有细缝的纸罩扎住的圆筒里安有凸透镜和可前后移动的灯泡，调节灯泡，当灯泡的灯丝处在凸透镜的焦点的位置时，从细缝中射出的光才会是平行光．

Answer 1

分析 （1）根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．
（2）实验前必须将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上，目的是为了使像成在光屏的中心．
（3）①u＞2f，成倒立、缩小的实像；
根据光路具有可逆性和表中数据分析实验序号4中像距的大小；
②凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小．
（4）由于平行于主光轴的光线经凸透镜后必过凸透镜的焦点，依据光的可逆性光自焦点射向凸透镜折射出的光线必与主光轴平行．

解答 解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，该点为焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10cm．
（2）蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①此时物距为25cm＞2f=20cm，因此所成的像是倒立、缩小的实像；
根据表中序号4的数据可知，物距为15cm，而序号1中的像距为15cm，由于光路具有可逆性因此，序号4中的像距等于序号2中的物距30cm，因此实验序号4中的像距大于20cm；
②因成实像时，物距越小，像距越大，实像越大，此时物距变小，则像距变大，因此光屏应向远离透镜的方向移动．
（4）由凸透镜的光学特点可知，过焦点射向凸透镜的光线，折射光线平行于主光轴．
故答案为：（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立、缩小的实像；大于； ②远离；（4）焦点．

点评 此题考查了对凸透镜成像规律的理解以及光路的可逆性，首先要熟练掌握凸透镜成像的规律，同时注意其应用．