Question

19．小明发现光通过玻璃砖后传播方向发生了改变，于是他对凸透镜做了如下的研究：把凸透镜正对着太阳光在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，测得光斑到透镜中心的距离是15cm，然后把凸透镜、光屏、蜡烛安装到光具座上开始实验

（1）凸透镜的焦距是15cm．
（2）实验前在光具座上由左至右应该依次放置蜡烛、凸透镜、光屏，使它们的中心大致在同一直线上，其目的是使像成在光屏中央．
（3）实验中，小明将点燃的蜡烛先后放在a、F、b、c、d、e各点，并移动光屏，在光屏上得到清晰的像，则烛焰在b点，屏上的像最大；烛焰在e点，屏上的像最小；烛焰在F、a点，屏上得不到像．
（4）小明将实验得到的结论填入下表，请你改正他的错误之处并补充完整

物体到透镜的距离/u	像的性质			应用
	倒立或正立	放大或缩小	实像或虚像
u＞2f		放大
f＜u＜2f				照相机
			虚像

Answer 1

分析 （1）根据凸透镜对光线的会聚作用以及焦距的定义，便可知测出凸透镜的焦距．
（2）根据凸透镜成像规律结合实验器材安装的知识分析即可解决该题．
（3）（4）凸透镜成像的几种情况：
u＞2f，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这一原理制成．
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用这一原理制成．
u＜f，成正立、放大的虚像，放大镜就是利用这一原理制成．
物体在凸透镜的焦点上即u＜f时，不成实像也不成虚像．

解答 解：（1）因焦点到光心的距离为焦距，则由“测得光斑到透镜中心的距离是15cm“，可知凸透镜的焦距是15cm．
（2）从实验器材的安装上考虑：若凸透镜成实像，器材安装必须能保证能像呈现在光屏上，故要将凸透镜放在中间，蜡烛和光屏放在其两侧，故实验前在光具座上由左至右应该依次放置蜡烛、凸透镜、光屏．
（3）屏上出现像是实像，凸透镜成实像时，蜡烛在凸透镜的焦点以外，物距越小，像越大．所以蜡烛放在b点时，光屏上的像最大．
当u＞2f，成倒立、缩小的实像．物距越大，像越小．所以蜡烛放在e点，屏上的像最小．
烛焰在a点，u＜f，成正立、放大的虚像，所以蜡烛放在a点，屏上不能呈接到像，但透过透镜却可以观察到一个放大的虚像．
烛焰在F点，不成实像也不成虚像，故屏上得不到像．
（4）u＞2f，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这一原理制成．
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用这一原理制成．
u＜f，成正立、放大的虚像，放大镜就是利用这一原理制成．
根据此原理判断出表格中的错误，改正后的表格如下表所示：

物体到透镜的距离/u	像的性质			应用
	倒立或正立	放大或缩小	实像或虚像
u＞2f	倒立	缩小	实像	照相机
f＜u＜2f	倒立	放大	实像	投影仪
u＜f	正立	放大	虚像	放大镜

故答案为：（1）15；（2）蜡烛；凸透镜；光屏；同一直线上；光屏中央；（3）b；e；F、a．（4）见上表．

点评 本题考查凸透镜成像规律，分清物距与像距的变化情况，记牢像的特点．还有要注意的是物体放在凸透镜的焦点上，凸透镜既不能成实像也不能成虚像．