Question

14．小华做“探究凸透镜成像规律”的实验，实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、两个焦距不同的凸透镜A和凸透镜B，平行光光源、光具座等器材．

（1）小华先测量凸透镜A的焦距，将凸透镜A固定在光具座50cm刻度线处，调整平行光光源，使它发出平行于透镜主光轴的光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜A的焦距为10.0cm．
（2）小华用蜡烛替换掉平行光源进行试验，实验前应先将蜡烛中心，、透镜光心和光屏中心调到同一高度．
（3）保持凸透镜A的位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上35cm刻度线处，移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、放大的像，如图乙所示，此实验现象可说明幻灯机（选填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”）的成像特点．
（4）保持蜡烛位置不变，小华用凸透镜B替换凸透镜A，将凸透镜B固定在光具座上50cm刻度线处，移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、缩小的像，由此可以判断：凸透镜A的焦距大于（选填“大于“或”“小于”）凸透镜B的焦距．

Answer 1

分析 （1）根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．光点到凸透镜的距离即为焦距．
（2）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．
（3）掌握凸透镜成像的规律及应用．知道幻灯机、投影仪都是根据当物距处于1倍和2倍焦距之间时，成放大倒立实像的原理制成的．
（4）首先根据成缩小的实像确定物距与焦距的关系，根据物距的大小关系判断焦距之间的大小关系．

解答 解：（1）由图甲可知，平行光光源发出平行于透镜主光轴的平行光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏直到光屏上的光斑最小，
则最小的光斑即为焦点，焦点到凸透镜光心的距离为10.0cm，所以凸透镜的焦距f₁=10.0cm．
（2）应将透镜、蜡烛火焰、光屏的中心调到同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．
（3）如图乙所示，保持凸透镜A位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上35cm刻线处时，此时物距u=50.0cm-35.0cm=15.0cm，f₁＜u＜2f₁，
移动光屏，此时应该能成一个倒立、放大的实像，幻灯机、投影仪都是根据这个原理制成的．
（4）蜡烛和凸透镜的位置不变，凸透镜A成倒立、放大的实像，说明此时物距处于1倍和2倍焦距之间；
凸透镜B成倒立、缩小的实像，说明物距大于2倍焦距，即u=15.0cm＞2f₂，所以f₂＜7.5cm，
故凸透镜A和凸透镜B的焦距大小关系为f ₁ 大于f ₂．
故答案为：（1）10.0；（2）同一高度；（3）实；幻灯机；（4）大于．

点评 此题探究凸透镜成像的规律，掌握凸透镜成像的特点与物距、像距之间的关系是解决此题的关键，第（4）问是此题的难点，解决的关键是判断出物距与焦距之间的关系．