Question

2．某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一直線上，目的是使像能成在光屏中央．
（2）如圖乙所示，若在光屏上（光屏未畫出）得到清晰放大的像，則燭焰應(yīng)位于透鏡左側(cè)a、b、c、d四點(diǎn)中的c點(diǎn)．再將蠟燭離凸透鏡遠(yuǎn)離一些，要獲得清晰的實(shí)像．光屏應(yīng)靠近（選 填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）凸透鏡．
（3）移動蠟燭，使?fàn)T焰離凸透鏡10cm，再移動光屏，不能（能/不能）在光屏上得到一個清晰 的燭焰的像．
（4）隨著蠟燭的燃燒，可觀察到光屏上的像向上（上/下）移動．
（5）如圖丙所示，OO′為凸透鏡的主光軸，燭焰在光屏上所成的像如圖所示，請你確定凸透鏡的位置，并標(biāo)出凸透鏡的焦點(diǎn)．

Answer 1

分析 （1）探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，即使應(yīng)燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，像才能呈在光屏的中央位置．
（2）根據(jù)凸透鏡焦點(diǎn)和焦距的定義進(jìn)行判斷；根據(jù)f＜u＜2f時，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，凸透鏡成實(shí)像時，物近像遠(yuǎn)像變大．
（3）根據(jù)物距和焦距的關(guān)系確定凸透鏡成像特點(diǎn)，實(shí)像能呈現(xiàn)在光屏上，虛像不能呈現(xiàn)在光屏上．
（4）根據(jù)光線過光心不改變方向判斷像的移動情況；
（5）選取物體上的一點(diǎn)，找出其對應(yīng)的像點(diǎn)，結(jié)合凸透鏡的三條特殊光線：平行于主光軸的，過焦點(diǎn)的；過光心的．利用其對應(yīng)的入射光線的特點(diǎn)，可以確定凸透鏡的位置，焦點(diǎn)的位置．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一直線上，并且大致在同一高度，即使應(yīng)燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，像才能成在光屏的中央位置．
（2）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是：f=60.0cm-45.0cm=15.0cm；
由屏上得到清晰放大的實(shí)像可知，此時f＜u＜2f時，由圖可知，c點(diǎn)正好在f和2f之間．
若要使所成的像變小，根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時，物遠(yuǎn)像近像變小，可知，應(yīng)將蠟燭向遠(yuǎn)離凸透鏡方向移動，同時光屏應(yīng)向靠近凸透鏡方向移動．
（3）凸透鏡的焦距f=15cm，使?fàn)T焰離凸透鏡10cm，此時物距u＜f，成正立放大的虛像，光屏上不能承接到虛像．
（4）實(shí)驗(yàn)過程中，蠟燭燃燒變短，根據(jù)光線過光心不改變方向，像會向光屏的上方移動；
（5）在燭焰上取一點(diǎn)A，在所成的像上找出其對應(yīng)的像點(diǎn)A′，連接AA′，其與主光軸的交點(diǎn)O就是凸透鏡的光心，由此可以確定凸透鏡的位置；
過S點(diǎn)作平行于主光軸的入射光線，經(jīng)過凸透鏡折射后要過S′，折射光線與主光軸的交點(diǎn)就是凸透鏡焦點(diǎn)F的位置（因?yàn)槠叫杏谥鞴廨S的光線經(jīng)過凸透鏡折射后過焦點(diǎn)）；如圖所示：

故答案為：（1）使像能成在光屏中央；（2）c；靠近；（3）不能；（4）上；（5）見上圖．

點(diǎn)評 此題考查了凸透鏡成像對實(shí)驗(yàn)操作的要求．一定要注意實(shí)驗(yàn)前的調(diào)整工作．同時還考查了凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用，需熟練掌握成像特點(diǎn)與物距、像距的關(guān)系．