Question

17．探究“凸透镜成像规律”实验中：

（1）由于凸透镜焦距未知，他让一束平行光正对射向该透镜，调节光屏位置直到在屏上得一个最小最亮的光斑．图1是调节完成的状态，由光具座上的刻度尺可以读出该透镜焦距f=10.0cm；
（2）如图2所示小明将蜡烛和光屏固定好后．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，他猜想造成上述现象的原因是蜡烛和光屏之间的距离太小；
（3）通过实验，小明总结的三个实验结论如下表，其中正确的实验序号有1、2．

实验	物距（u）	像的性质			像距（v）
序号		实虚	大小	正倒
l	u＞2f	实像	缩小	倒立	f＜v＜2f
2	f＜u＜2f	实像	放大	倒立	v＞2f
3	u＜f	虚像	放大	倒立

此时，若用一张硬纸板遮住凸透镜的上半部分，则屏上能成完整的烛焰的像（填“能”或“不能”）．
（4）若透镜位置不变，将蜡烛移到标尺上45cm处，此时小强应站在光屏侧（填“蜡烛”或“光屏”），观察蜡烛的像．
（5）小明又做了一次实验，首先在光屏上恰好得到一个清晰的像，然后，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，若还想在光屏上得到一个清晰的像，应将光屏向远离凸透镜的方向移动（选填“远离”或“靠近”）．
（6）如图3，蜡烛在光具座上A处向左移动距离s到C，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向左（选填“左”或“右”）移动，光屏移动距离s′＞s．（选填“＞”“=”或“＜”）

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，此时物体和像之间的距离最小，为4f；
（3）根据凸透镜成像规律进行分析；如果凸透镜的口径大，透过的光多，像就亮；口径小，透过的光少，像就暗．
（4）u＜f，成正立、放大的虚像．
（5）近视镜是凹透镜，且凹透镜对光线有发散作用，若将凹透镜放在光屏和蜡烛之间，光线经凹透镜发散后，成的像会远离凸透镜；
（6）判断出物像之距的变化，得出结论．

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25cm-15cm=10cm，所以凸透镜的焦距是10cm．
（2）由图2可知，蜡烛和光屏之间的距离为35cm，小于4f，由于蜡烛和光屏之间的距离太小，不能在光屏上成像；
（3）当u＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，像距处于f和2f之间；当物距处于f和2f之间时，凸透镜成倒立放大的实像，像距大于2f；当物距小于f时，
凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的上半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过下半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，仍然完整，只是变暗；
（4）将蜡烛移到标尺上45cm处，u=50cm-45cm=5cm＜f，成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，此时小强应站在侧光屏，观察蜡烛的像；
（5）近视镜是凹透镜，且凹透镜对光线有发散作用，若将凹透镜放在光屏和蜡烛之间，像会远离凸透镜，所以将光屏向远离凸透镜的方向移动，才能使蜡烛的像变清晰；
（6）蜡烛在光具座上A处向左移动距离s到C，物距变大，像距变小，但物体在靠近2f处，所以物像之距变小，因此他应将光屏向左移动，光屏移动距离s′＞s．
故答案为：（1）最小最亮；10.0；（2）蜡烛和光屏之间的距离太小；（3）1、2；能；（4）光屏；（5）远离；（6）左；＞．

点评 探究“凸透镜成像规律”实验中，应注意光学元件的放置和调整，同时要熟练掌握凸透镜成像的规律，并能够对数据进行规律性的总结，会给问题的解决带来方便．