Question

19．小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規(guī)律，進(jìn)行了如下操作并得到了相關(guān)結(jié)論．

（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖1所示的光路圖．則該透鏡的焦距為10cm．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	物距μ/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30	15	倒立、縮小的實(shí)像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的實(shí)像
4	15		倒立、放大的實(shí)像
5	5		倒立、放大的虛像

（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度處． 這樣做的目的是使像成在光屏的中央．
（3）按要求進(jìn)行觀察和測(cè)量，并將觀測(cè)情況記錄在表中．
①表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)2中像的性質(zhì)為倒立、縮小的實(shí)像，它在生活中的應(yīng)用是照相機(jī)；實(shí)驗(yàn)序號(hào)4中像距為30cm．
②當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)．
（4）若在光屏上得到如圖2所示的圖象，成像在光屏的左上角．若要通過(guò)調(diào)整透鏡讓像在光屏的中央，應(yīng)向右下（右下，左上，右上，左下）調(diào)節(jié)．
（5）當(dāng)蠟燭逐漸消耗而變短，光屏上燭焰的像將隨之上升（填“上升”或“下降”）．若遮住凸透鏡的下半部分，則燭焰在光屏上的成像情況時(shí)完整的像．（選填“完整的像”、“一半的像”或“無(wú)法成像”）
（6）若把圖中的凸透鏡看作眼睛的晶狀體，光屏看作視網(wǎng)膜，當(dāng)“眼睛”戴上近視鏡時(shí)，燭焰剛好在“視網(wǎng)膜”上成一個(gè)清晰的像；若取下近視鏡，則清晰的像會(huì)成在“視網(wǎng)膜”的前面．（選填“前面”或“后面”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)凸透鏡焦點(diǎn)和焦距的定義進(jìn)行判斷．
（2）探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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，像才能呈在光屏的中心．
（3）①根據(jù)凸透鏡成像的四種情況進(jìn)行判斷：
u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、縮小的實(shí)像．
u=2f，v=2f，成倒立、等大的實(shí)像．
2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的實(shí)像．
u＜f，成正立、放大的虛像．
②凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像變大．
③根據(jù)光路是可逆的，判斷像距大�。�
（4）凸透鏡成倒立的實(shí)像，像和物體的移動(dòng)方向恰好相反．
（5）若將凸透鏡的部分遮住，則凸透鏡的其它部分仍能夠折射光而成物體完整的像．
（6）近視鏡為凹透鏡，對(duì)光線有發(fā)散作用，會(huì)使像遠(yuǎn)離凸透鏡．

解答 解：（1）如圖所示，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)和光心之間的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）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，像才能呈在光屏的中心．
（3）①已知凸透鏡的焦距是10cm；根據(jù)表中序號(hào)為2的數(shù)據(jù)可知，25cm＞2f，2f＞16.7cm＞f，所以成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的．
根據(jù)光路的可逆性，當(dāng)物距為30cm時(shí)，像距為15cm，所以當(dāng)物距為15cm時(shí)，像距為30cm；
②光屏上仍然得到清晰的像說(shuō)明凸透鏡成實(shí)像，凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，所以當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離凸透鏡的位置移動(dòng)．
（4）由圖知，像在光屏的左上角，要使像向右下角移動(dòng)，則應(yīng)將物體相對(duì)于凸透鏡向左上角移動(dòng)，即將凸透鏡相對(duì)于物體向右下角移動(dòng)；
（5）當(dāng)蠟燭逐漸消耗而變短，蠟燭向下移動(dòng)，則光屏上燭焰的像將隨之向上移動(dòng)；
若遮住凸透鏡的下半部分，其上半部分仍能夠折射光線而成像，則燭焰在光屏上仍能成完整的像．
（6）近視鏡是凹透鏡，具有發(fā)散光線的作用，若取下近視鏡，則光線會(huì)比原來(lái)提前會(huì)聚，則清晰的像會(huì)成在“視網(wǎng)膜”的前面．
故答案為：（1）10；（2）同一高度處；使像成在光屏的中央；（3）①倒立、縮小的實(shí)像；照相機(jī)；30；②遠(yuǎn)離；（4）右下；（5）上升；完整的像；前面．

點(diǎn)評(píng) （1）掌握凸透鏡成像的三種成像的物距、像距和像的性質(zhì)．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析原因，并能解決．