Question

19．八二班同学将蜡烛、凸透镜和光屏从左向右依次放在光具座上准备做“探究凸透镜成像 规律”的实验：

（1）为了粗测该凸透镜的焦距，上午第二课下课后，小明将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小明认为此点就是凸透镜焦点的位置．旁边的同学却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是凸透镜没有正对太阳光；
（2）改正错误并测出焦距后，小明点燃蜡烛，光屏上出现如图甲所示的情形，则应将透镜向下（上/下）调整，目的是使像能够成在光屏中央；
（3）在烛焰、透镜、光屏三者中心在同一高度的情况下：若固定光屏与透镜，无论怎样移动蜡烛，屏上都不出现清晰像，原因可能是物距在一倍焦距以内；若固定蜡烛与光屏，无论怎样移动透镜，屏上都不出现清晰像，原因可能是像距在一倍焦距以内；
（4）在实验时，小明调皮地用焦距为10cm的凸透镜直接观察本组小红的眼睛，看到小红的眼睛如图乙所示，看到图A的情形，物距应该满足的条件是B，看到图B的情形，物距应该满足的条件是A．
A．小于10cm                            B．大于10cm且小于20cm
C．等于20cm                            D．大于20cm
（5）另一组小王同学将他们的凸透镜放在了小明这一组的蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间，小明发现光屏上的像变模糊了．为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，小明应将光屏向左（左/右）移动．小明告诉惊讶的小王，其实这是某种视力缺陷矫正的一种方法，如图丙四个选项中，能正确表示这种视力缺陷成像和矫正情况的是A．   
 A．①③B．①④C．②③D．②④
（6）小华在老师的指导和帮助下用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验装置如图丁所示．同学们对小华使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是D
A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小
C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距
D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距．

Answer 1

分析 （1）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可；
（2）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；
（3）从实际角度考虑物距、焦距关系，蜡烛和光屏的距离关系等即可得出原因．
（4）根据凸透镜成像的三种情况进行判断：u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f．2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f．u＜f，成正立、放大的虚像．
（5）根据凸透镜对光线的作用和远视眼的成因分析；
（6）在凸透镜成像实验中，烛焰的形状会受风的影响，并且烛焰和像的大小关系不容易确定；实验中用发光二极管做光源，这样成的像比较稳定，并便于比较像与物体的大小；像和物到凸透镜的距离分别为像距和物距，若将凸透镜放在0刻线处，可以从光具座直接读出像距和物距的大小；测量焦距的方法：根据焦距的定义，让平行光照射凸透镜，会聚到焦点，由焦点到凸透镜的距离就是焦距；根据物距等于2f时成等大的实像，当实像和物相等时，此时像距、物距都等于2倍焦距．

解答 解：（1）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点．所以改变凸透镜与地面间的距离，直到地面上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点．如果将凸透镜与水平地面平行放置，此时凸透镜没有正对太阳光（太阳光没有与凸透镜的主光轴平行），所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置．
（2）调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度，其目的是使像成在光屏的中央；此时的像在光屏的上方，所以应将凸透镜向下移动，才能使像呈在光屏的中央；
（3）在烛焰、透镜、光屏三者中心在同一高度的情况下，若固定蜡烛与透镜，无论怎样移动光屏，光屏上不出现清晰像，原因可能是蜡烛放在了焦点以内，此时的物距小于焦距，成的是正立、放大的虚像，光屏无法接收虚像；若固定透镜和光屏，无论怎么移动蜡烛，光屏不出现清晰像，原因可能是光屏在1倍焦距以内造成的（成实像时光屏应在一倍焦距以外才能接收到像）．
（4）如图A，看到倒立、放大的实像，所以眼睛和凸透镜之间的距离在一倍焦距和二倍焦距之间．如图B，看到正立、放大的虚像，所以眼睛和凸透镜之间的距离在一倍焦距以内．
（5）凸透镜对光线具有会聚作用，小王同学将他们的凸透镜放在了小明这一组的蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间，此时的像距会减小；在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，小明应将光屏向左移动；凸透镜能会聚光线，所以像是呈现在了视网膜的后方，是远视眼的成因，远视眼镜就是凸透镜．
（6）解：A、发光二极管作为光源与烛焰相比，像更稳定，所以A正确，不符合题意；
B、用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小，B说法正确，不符合题意；
C、零刻度线刻在光具座标尺的中央，这样可以直接从光具座读出测出物距和像距，C说法正确，不符合题意；
D、若凸透镜的焦距未知，可调节物距及像距，当成等大的实像时，物距便等于2倍焦距，这样可以测出凸透镜的焦距，所以D说法错误，符合题意．
故选：D．
故答案为：（1）凸透镜没有正对太阳光；（2）下；光屏中央；（3）物距在一倍焦距以内；像距在一倍焦距以内；（4）B；A；（5）左；A；（6）D．

点评 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，一定要熟练掌握．