Question

13．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：

（1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑．由图可知，凸透镜对光线具有会聚作用，该凸透镜的焦距是11cm．
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，具体放置要求是让它们处于同一高度，这样做的目的是使得像成在光屏的中央．
（3）把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、放大 的实像（填写像的性质）；投影仪 （填光学仪器）就是利用这一成像规律工作的．
（4）如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，若仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，同时像会变小（变大/变小）．
（5）实验还发现，随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像会上移（上移/下移/不动），将透镜下移（上移/下移）可以使像回到原来位置，若用黑纸遮住透镜的下半部分，则光屏上的像和原来相比，变化是性质不变，亮度变暗．
（6）在焰烛、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，无论怎么移动光屏，屏上不出现清晰像，原因可能是物距小于焦距；若固定透镜与光屏，无论怎么移动蜡烛，屏上不出现清晰像，原因可能是光屏到透镜的距离小于焦距．

Answer 1

分析 （1）根据凸透镜的焦点和焦距的定义进行判断．
（2）烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，是为了使像成在光屏的中央，便于观察像的性质；
（3）凸透镜成像的三种情况及其应用：
u＞2f，成倒立、缩小的实像，照相机利用了此原理．
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用与投影仪或幻灯机．
u＜f，成正立、放大的虚像．应用与放大镜．
（4）凸透镜成实像时，物近像远像变大；
（5）实验还发现，随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像会上移，将透镜下移可以使像回到原来位置；
物体有无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像；当遮住凸透镜的一部分，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像，像的大小不变，像变暗．
（6）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．

解答 解：（1）光平行于主光轴，经凸透镜折射后会聚在主光轴上最小、最亮的点，这点是凸透镜的焦点，焦点和凸透镜光心的距离是凸透镜的焦距，所以说明凸透镜对光线有会聚作用，且凸透镜的焦距是11cm．
（2）实验前，应调节它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，是为了使像成在光屏的中央；
（3）把烛焰放在距凸透镜16cm处时，即此时物体处于1倍焦距和2倍焦距之间，所以在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、放大 的实像；投影仪就是利用这一成像规律工作的；
（4）如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，即此时的物距变大，所以像距变小，即光屏应向靠近透镜的方向移动，同时像会变小．
（5）实验还发现，随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像会上移，将透镜下移可以使像回到原来位置；
遮住凸透镜的下半部，物体上任一点射向凸透镜的上半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗．
（6）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）．
故答案为：（1）会聚；11；（2）让它们处于同一高度；使得像成在光屏的中央；（3）放大；投影仪；（4）靠近；变小；（5）上移；下移；性质不变，亮度变暗；（6）物距小于焦距；光屏到透镜的距离小于焦距．

点评 （1）凸透镜成像是三种情况和应用，以及凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大．这两个知识点在凸透镜成像习题中出现的频率很高，要熟练掌握．
（2）凸透镜成实像时，无论遮住凸透镜的上部、下部、中间，都不能改变像的大小，但是像变暗，凸透镜遮住的越多，像越暗．