Question

20．探究“凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中：

（1）由于凸透鏡焦距未知，他讓一束平行光正對(duì)射向該透鏡，調(diào)節(jié)光屏位置直到在屏上得一個(gè)最小最亮的光斑．圖1是調(diào)節(jié)完成的狀態(tài)，由光具座上的刻度尺可以讀出該透鏡焦距f=10.0cm；
（2）如圖2所示小明將蠟燭和光屏固定好后．在只移動(dòng)透鏡的情況下，他發(fā)現(xiàn)都不能在光屏上成清晰的像．由此，他猜想造成上述現(xiàn)象的原因是蠟燭和光屏之間的距離太小；
（3）通過實(shí)驗(yàn)，小明總結(jié)的三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下表，其中正確的實(shí)驗(yàn)序號(hào)有1、2．

實(shí)驗(yàn)	物距（u）	像的性質(zhì)			像距（v）
序號(hào)		實(shí)虛	大小	正倒
l	u＞2f	實(shí)像	縮小	倒立	f＜v＜2f
2	f＜u＜2f	實(shí)像	放大	倒立	v＞2f
3	u＜f	虛像	放大	倒立

（4）如圖3，蠟燭在光具座上A處向左移動(dòng)距離s到C，為在光屏上再次成清晰的像，則他應(yīng)將光屏向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)，光屏移動(dòng)距離s′＞s．（選填“＞”“=”或“＜”）
（5）（2分）小明又想知道所成的像左右是否相反，只利用題中器材幫他想一個(gè)辦法：對(duì)著燭焰輕吹一口氣，觀察像飄動(dòng)方向和燭焰飄動(dòng)方向是否一致（是否相反）
（6）小明又做了一次實(shí)驗(yàn)，首先在光屏上恰好得到一個(gè)清晰的像，然后，小明把自己的近視眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，結(jié)果光屏上原來清晰的像變模糊了，若還想在光屏上得到一個(gè)清晰的像，應(yīng)將光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng)或?qū)⑾灎T向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng)（均選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）．
（7）若將燭焰放在距離凸透鏡一倍焦距處，此時(shí)不能成像，左右移動(dòng)光屏，可觀察到的現(xiàn)象是：光屏上出現(xiàn)一個(gè)大小不變的圓形光斑．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)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．
（2）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系，當(dāng)u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f，此時(shí)物體和像之間的距離最小，為4f；
（3）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律進(jìn)行分析；
（4）判斷出物像之距的變化，得出結(jié)論；
（5）通過改變燭焰的方向，觀察像的變化得出結(jié)論；
（6）近視鏡是凹透鏡，且凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，若將凹透鏡放在光屏和蠟燭之間，光線經(jīng)凹透鏡發(fā)散后，成的像會(huì)遠(yuǎn)離凸透鏡；
（7）由焦點(diǎn)發(fā)出的光將平行主光軸射出．

解答 解：（1）讓一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后，在光屏上形成了一個(gè)最小、最亮的光斑，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，由圖1可知：焦點(diǎn)到光心的距離是25cm-15cm=10cm，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）由圖2可知，蠟燭和光屏之間的距離為35cm，小于4f，由于蠟燭和光屏之間的距離太小，不能在光屏上成像；
（3）當(dāng)u＞2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，像距處于f和2f之間；
當(dāng)物距處于f和2f之間時(shí)，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，像距大于2f；
當(dāng)物距小于f時(shí)，凸透鏡成正立放大的虛像，故第3組數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；
（4）蠟燭在光具座上A處向左移動(dòng)距離s到C，物距變大，像距變小，但物體在靠近2f處，所以物像之距變小，因此他應(yīng)將光屏向左移動(dòng)，光屏移動(dòng)距離s′＞s；
（5）想知道所成的像左右是否相反，可輕輕向燭焰吹氣，使?fàn)T焰向一側(cè)晃動(dòng)，觀察像的晃動(dòng)方向；
（6）近視鏡是凹透鏡，且凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，若將凹透鏡放在光屏和蠟燭之間，像會(huì)遠(yuǎn)離凸透鏡，所以將光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng)，才能使蠟燭的像變清晰．
（7）若將蠟燭置于焦點(diǎn)處，此時(shí)光將平行射出，所以將得到一個(gè)與凸透鏡等大的圓形光斑．
故答案為：（1）最小最亮；10.0；（2）蠟燭和光屏之間的距離太小；（3）1、2；（4）左；＞；（5）對(duì)著燭焰輕吹一口氣，觀察像飄動(dòng)方向和燭焰飄動(dòng)方向是否一致（是否相反）；（6）遠(yuǎn)離；遠(yuǎn)離；（7）光屏上出現(xiàn)一個(gè)大小不變的圓形光斑．

點(diǎn)評(píng) 探究“凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)注意光學(xué)元件的放置和調(diào)整，同時(shí)要熟練掌握凸透鏡成像的規(guī)律，并能夠?qū)��?shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)律性的總結(jié)，會(huì)給問題的解決帶來方便．