Question

7．小明用凸透鏡、蠟燭、光屏和刻度尺等器材，探究凸透鏡成像的規(guī)律．

（1）測(cè)量焦距：如圖1所示讓一束平行于主光軸的光經(jīng)過(guò)凸透鏡，在光屏上找到一個(gè)最小最亮的光斑．由此可得出此透鏡的焦距為15.0cm．
（2）如圖2所示，把蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，將燭焰、凸透鏡、光屏三者中心調(diào)到同一高度，目的是使像成在光屏的中央．
（3）如圖3所示，只移動(dòng)光屏，可在光屏上得到一個(gè)清晰的倒立、放大（選填“放大”、“等大”或“縮小”）的實(shí)（選填“實(shí)”或“虛”）像，依據(jù)此原理，人們制成的光學(xué)儀器是投影儀．如果此時(shí)撤去光屏，人眼在如圖所示的位置能（選填“能”或“不能”）直接看到燭焰的實(shí)像．
（4）將蠟燭向凸透鏡靠近，移動(dòng)到某一位置時(shí)，無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，都不能在光屏上成像，原因是當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像．
（5）小明在圖所示位置得到一個(gè)清晰的像．老師要求他在凸透鏡不動(dòng)的情況下，讓在光屏上的實(shí)像變大些，小明應(yīng)當(dāng)把蠟燭向靠近（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）透鏡方向移動(dòng)．同時(shí)把光屏向遠(yuǎn)離（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）透鏡方向移動(dòng)．
（6）小明把爺爺?shù)睦匣ㄑ坨R放在凸透鏡與蠟燭之間，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變得模糊不清．她應(yīng)當(dāng)向靠近（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）透鏡的方向移動(dòng)光屏，可再次得到清晰的像．
（7）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間蠟燭變短，要使?fàn)T焰像仍然成在光屏的中心，應(yīng)將光屏向上移動(dòng)；
（8）分別把燭焰放在離凸透鏡5cm和8cm位置上時(shí)，在8cm（選填“5cm”或“8cm”）位置時(shí)所成的像更大，在這個(gè)位置上所成的像不能（選填“能”或“不能”）用光屏承接到．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光會(huì)聚于主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離叫焦距；
（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央．
（3）根據(jù)像的性質(zhì)：倒立放大的實(shí)像，可確定f＜u＜2f時(shí)，像距v＞2f，投影儀的原理，所成的像是實(shí)像，可以看到；
（4）當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像；
（5）掌握凸透鏡成像的規(guī)律，并知道物距越大，像距越小，所成的像越��；
（6）要解決此題，需要知道老花鏡是凸透鏡，凸透鏡有會(huì)聚光線的作用；
（7）要解決此題，需要知道凸透鏡成倒立的實(shí)像．所以若成的像靠近光屏的上方，可以相對(duì)于凸透鏡向上移動(dòng)蠟燭，即向上移動(dòng)蠟燭或向下移動(dòng)凸透鏡，使成的像向下移動(dòng)．或者直接向上移動(dòng)光屏．這樣都可以使像成在光屏的中央；
（8）當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像，物距越靠近凸透鏡像越�。�

解答 解：（1）一束平行于凸透鏡主光軸的光線通過(guò)凸透鏡后，在光屏上形成了一個(gè)最小、最亮的光斑，最小、最亮的光斑就是焦點(diǎn)．由圖可知，焦距為15.0cm；
（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央；
（3）由圖3可知，物距為25cm，已知焦距為15.0cm，則f＜u＜2f，此時(shí)成倒立放大的實(shí)像，故光屏上的像是倒立放大的實(shí)像；利用這個(gè)原理制成投影儀；凸透鏡所成的像是實(shí)像，撤去光屏，人眼在如圖所示的位置可以看到像；
（4）當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像，光屏上不成像；
（5）要使所成的像更大，應(yīng)減小物距，所以使蠟燭向靠近透鏡方向移動(dòng)；同時(shí)物距變小，則像距變大，所以光屏要遠(yuǎn)離透鏡的方向移動(dòng)；
（6）小明把一副老花眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間靠近凸透鏡的位置，由于老花眼鏡是凸透鏡，對(duì)光線有會(huì)聚作用，所以通過(guò)凸透鏡的光線比以前提前會(huì)聚了，像距更小了，因此要得到清晰的像，需將光屏靠近凸透鏡．
（7）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間蠟燭變短，由于凸透鏡成的是倒立的實(shí)像，所以成的像將在光屏的上方，所以應(yīng)向上移動(dòng)光屏，使?fàn)T焰像仍然成在光屏的中心．
（8）分別把燭焰放在離凸透鏡5cm和8cm位置上時(shí)，此時(shí)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像，物體越靠近凸透鏡的焦點(diǎn)，所成虛像越大，所以在8cm位置時(shí)所成的像更大；由于所成的像是虛像，不能成在光屏上．
故答案為：（1）最小最亮；15.0；（2）同一高度；（3）放大；實(shí)；投影儀；能；
（4）當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像；（5）靠近；遠(yuǎn)離；（6）靠近；（7）上；（8）8cm；不能．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)要求及注意事項(xiàng)、其成像規(guī)律的應(yīng)用．