Question

4．在利用光具座“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中：

（1）如圖甲所示，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最小、最亮的光斑．由圖可知，該凸透鏡的焦距是11.0cm．
（2）調(diào)整后，把燭焰放在距凸透鏡16cm處時（如圖乙），在凸透鏡另一側(cè)前后移動光屏，會在光屏上得到一個倒立、放大的實像；其中幻燈機（填光學(xué)儀器名稱） 就是利用這一成像規(guī)律工作的．如將蠟燭遠離透鏡，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向靠近（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動．
（3）小明實驗后對“凸透鏡的焦距可能與哪些因素有關(guān)”產(chǎn)生了濃厚的興趣．
①小明回憶了物理課上曾經(jīng)做過的光的色散實驗，猜想凸透鏡的焦距可能與色光的顏色有關(guān)，其中紅光（填“紅”或“紫”）通過同一凸透鏡的焦距大．
②小明又根據(jù)人眼看遠近處物體時眼球的厚度（中間比邊緣厚的程度）不同，猜想凸透鏡的焦距可能與凸透鏡的厚度有關(guān)．于是他用同一束平行于主光軸的光分別經(jīng)過材料相同但厚度不同的凸透鏡A、B、C，并得到如圖所示的光路圖．根據(jù)此實驗現(xiàn)象，對光線會聚能力最強的是透鏡C．（選填A(yù)、B或C）．

③小明猜想凸透鏡的焦距還可能與制作凸透鏡的材料有關(guān)，請你幫小明設(shè)計一個實驗方案驗證該猜想，在下面寫出實驗的簡要做法及如何判斷．
簡要做法：用太陽光聚焦法分別測量三只外觀相同，分別由玻璃、水晶、塑料制成的凸透鏡的焦距，進行比較
如何判斷：三種材料制成的老花鏡的焦距不相同，說明凸透鏡的焦距與制作凸透鏡的材料有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）通過甲圖所示的現(xiàn)象，結(jié)合凸透鏡焦點的定義即可確定該凸透鏡的焦距．
（2）凸透鏡成像的規(guī)律及其應(yīng)用之一：當(dāng)2f＞u＞f時，成倒立放大的實像，幻燈機就是利用此原理制成的．凸透鏡成實像時，具有物近像遠像變大的特點．
（3）①光的色散現(xiàn)象中，紅光的偏折程度小，紫光的偏折程度大，即紅光折射能力弱紫光折射能力強．
②凸透鏡的焦距決定于：凸透鏡的厚度，與它的折光能力，凸透鏡越厚，折光能力越強，焦距相對越短；凸透鏡越薄，折光能力越弱，焦距相對越長．
③凸透鏡的焦距和凸透鏡的凸度、大小有關(guān)，在探究凸透鏡的焦距和材料的關(guān)系，應(yīng)該采用了三只大小、形狀完全相同的凸透鏡，就是為了保證凸透鏡的凸度和大小不變，這種探究方法叫控制變量法．

解答 解：（1）平行光線經(jīng)過凸透鏡后會聚于一點，這一點就是焦點．焦點到光心的距離是焦距，根據(jù)圖示中光屏在刻度尺上的位置，可以讀出該凸透鏡的焦距是11.0cm．
（2）把燭焰放在距凸透鏡16cm處時，即2f＞u＞f時，由凸透鏡成像規(guī)律可知，成倒立放大的實像，幻燈機或投影儀就是利用此原理制成的．蠟燭向遠離透鏡的方向移動，物距增大，則應(yīng)減小像距，使光屏靠近凸透鏡．
（3）①根據(jù)光的色散實驗現(xiàn)象可以得出，紅光被偏折的程度小，紫光被偏折的程度大，當(dāng)紅光和紫光分別平行射向相同的凸透鏡時，紅光的會聚點，也就是紅光的焦點距離透鏡遠，而紫光的焦點離透鏡近，所以紅光的焦距大．
②凸透鏡對光線有會聚作用，當(dāng)凸透鏡越厚時，折光能力越強，焦距也就相對越短，C是最厚的，所以C對光線會聚能力最強．
③用太陽光聚焦法分別測量三只外觀相同，分別由玻璃、水晶、塑料制成的凸透鏡的焦距，進行比較．三種材料制成的老花鏡的焦距不相同，說明凸透鏡的焦距與制作凸透鏡的材料有關(guān)．
故答案為：（1）11.0；（2）放大；幻燈機；靠近；（3）①色散；紅；②C；③用太陽光聚焦法分別測量三只外觀相同，分別由玻璃、水晶、塑料制成的凸透鏡的焦距，進行比較；三種材料制成的老花鏡的焦距不相同，說明凸透鏡的焦距與制作凸透鏡的材料有關(guān)．

點評 本題首先確定凸透鏡的焦距，然后根據(jù)凸透鏡成像的幾種情況進行判斷，要熟練掌握成像特點與物距、像距之間的關(guān)系及其應(yīng)用．