Question

1．在学完凸透镜成像规律后，小明选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点作了进一步探究．

（1）为测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，须调节光屏位置直到在屏上得到一个最小、最亮的光斑．图1是调节完成的状态，该透镜的焦距f=10.0cm；
（2）小明按图2组装好实验装置．在只移动透镜的情况下，他发现都不能在光屏上成清晰的像．由此，你猜想造成上述现象的原因是蜡烛和光屏间距离较小；（3）、；．．
（3）如图3所示，蜡烛在光具座上A处时，可在B处的光屏上成一清晰的像，所成像为倒立、放大的实像．若把蜡烛从A处向左移动距离s₁到C，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向左移动，移动距离s₂＞s₁．
（4）若调整后各个原件大致位置如图3，此时在光屏上能成清晰的想，一不小心小明将光屏弄坏了，这时他想直接用眼睛来看成像的特点，则他应该在B（原来光屏处）的左（左/右）区域用眼睛正对着透镜，若此时他保持透镜的位置不变，将光屏和蜡烛的位置调换一下，则他将看到是倒立、缩小实像．（填像的性质）

Answer 1

分析 （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，这点是凸透镜的焦点．焦点到光心的距离是凸透镜的焦距．
（2）根据凸透镜成像规律中像距和物距的关系，当u=2f，成倒立、等大的实像，此时v=2f；
（3）根据凸透镜成像规律中像距和物距的关系可确定像的性质；凸透镜成像时，物距增大，像距减小；
凸透镜成像时，当物距等于2f，此时像距也为2f，物像之距最小．当由A处向左移动时，由于物体向2f处靠近，所以物像之距在减小．由此可得出s₂与s₁的关系．
（4）眼球相当于凸透镜，对光有会聚作用，据此解答；
根据凸透镜成像中的：
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．即可解答此题．

解答 解：
（1）让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，这点是凸透镜的焦点，由图1可知：焦点到光心的距离是25.0cm-15.0cm=10.0cm，所以凸透镜的焦距是10.0cm．
（2）由图2可知，此时u=2f，在只移动透镜的情况下，当物距u=2f，成倒立、等大的实像，此时v=2f，但光屏的位置就不符合v=2f；
当2f＞u＞f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f，同样光屏的位置也不符合v＞2f；因此都不能在光屏上成清晰的像．要想在光屏上得到像，就得将光屏远离透镜，因此造成都不能在光屏上成清晰的像的原因是蜡烛和光屏间距离较小．
（3）由图3可知，物距小于像距，由凸透镜成像规律可知，可在B处的光屏上成一清晰的像，所成像为倒立、放大的实像；凸透镜位置不变，蜡烛向左移动，物距增大，像距减小，光屏向左移动才能接到清晰的像．当物距等于2f，此时像距也为2f，物像之距最小．当由A处向左移动时，由于物体向2f处靠近，所以物像之距在减小，因为物体向左移动，像也向左移动，所以物体移动的距离s₁小于像移动的距离s₂．
（4）当直接用眼睛来看成像的特点时，根据眼球的作用可知，对光有会聚作用，所以要看到烛焰清晰的像，他应该在B的左区域用眼睛正对着透镜观看；
已知物距小于像距，由凸透镜成像规律可知，在光屏上能成倒立、放大的实像，此时v＞2f；
若保持凸透镜的位置不动，将蜡烛和光屏互换一下位置，则u＞2f，根据光路是可逆的，由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像．
故答案为：（1）最小最亮；10.0；（2）蜡烛和光屏间距离较小；（3）倒立、放大；左；＞；（4）左；倒立、缩小．

点评 此题主要探究凸透镜成像的规律，一定要掌握物体、像、物距、像距之间的大小关系，并做到举一反三．