Question

4．如圖所示：甲、乙分別是“探究平面鏡成像特點(diǎn)”和“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）在“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，為便于觀察，該實(shí)驗(yàn)最好在較黑暗（較明亮/較黑暗）環(huán)境中進(jìn)行；此外，采用透明玻璃板代替平面鏡，雖然成像不如平面鏡清晰，但卻能在觀察到A蠟燭像的同時，也能觀察到B蠟燭，巧妙地解決了確定像的位置和大小的問題．
（2）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，首先應(yīng)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次固定在光具座上并調(diào)節(jié)它們的中心在同一高度，保持凸透鏡位置不動，將蠟燭從遠(yuǎn)處逐漸向凸透鏡的焦點(diǎn)靠近時，要想在光屏上得到清晰的燭焰的像，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離．（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）凸透鏡方向移動．
（3）當(dāng)蠟燭移到圖乙所示位置時，光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像，請你指出甲、乙兩圖中平面鏡成像與凸透鏡成像的一個不同點(diǎn)平面鏡成虛像，凸透鏡成實(shí)像．
（4）另一個同學(xué)在利用凸透鏡做實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動光屏，光屏上都無法得到像，請寫出一個可能的原因：物體放在一倍焦距以內(nèi)
（5）若在乙圖中光具座上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，手邊有焦距為48cm、15cm、4cm   的三個凸透鏡，你認(rèn)為選用焦距為15cm的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)最為恰當(dāng)．
（6）實(shí)驗(yàn)中當(dāng)物距u等于焦距f時，某同學(xué)卻發(fā)現(xiàn)在光屏一側(cè)透過凸透鏡看到了燭焰正立
放大的像．對此下列解釋合理的是B
A、因?yàn)闋T焰有一定的寬度，實(shí)際上它的某些部分到凸透鏡的距離稍大于焦距
B、因?yàn)闋T焰有一定的寬度，實(shí)際上它的某些部分到凸透鏡的距離稍小于焦距
C、這是燭焰發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡表面反射形成的像
（7）請畫出圖丁燭焰上的S點(diǎn)發(fā)出的三條光線（中間一條光線平 行于主光軸）經(jīng)凸透鏡后的出射光線，并確定其像的位置 S₁．

Answer 1

分析 （1）成像的物體和環(huán)境的對比度越大，成像越清晰．實(shí)驗(yàn)中用透明的玻璃板代替平面鏡，同時能看到成像物體的像和鏡后和像對比的物體，便于確定像的位置，便于比較物像大小關(guān)系．
（2）凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中，燭焰、透鏡和光屏三者的中心應(yīng)大致在同一高度；當(dāng)物距離變小時，像距變大，像的大小也變大；
（3）平面鏡成像特點(diǎn)：物體在平面鏡中成虛像，物像大小相等，物像連線與鏡面垂直，物像到平面鏡的距離相等．
凸透鏡成像特點(diǎn)：u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像；2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像；u＜f，成正立、放大的虛像．
（4）在光屏上得不到清晰像的可能有多種：物體是否成像；若成像，是否成的是實(shí)像；即使成的是實(shí)像，三者的中心是否在同一高度．從以上幾個方面考慮去解決此題．
（5）選用凸透鏡的依據(jù)是光具座的標(biāo)尺刻度范圍，若透鏡的焦距過大，則有可能出現(xiàn)光具座的端點(diǎn)與凸透鏡之間的距離滿足不了物距或者像距大于二倍焦距這個要求，導(dǎo)致不易觀察物體在凸透鏡中的各種物距下的成像情況．
若焦距過小，則會出現(xiàn)研究物體在一倍焦距與二倍焦距之間的成像情況時，改變物體位置，容易超過其范圍：超過二倍焦距，或低于一倍焦距．
（6）據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律分析即可判斷；
（7）先確定所給的入射光線和折射光線的特點(diǎn)，然后根據(jù)凸透鏡的光學(xué)特點(diǎn)作圖．

解答 解：（1）點(diǎn)燃蠟燭，燭焰在明亮的環(huán)境中，燭焰和明亮環(huán)境對比度較小，成像不太清晰；燭焰在黑暗環(huán)境中，燭焰和黑暗環(huán)境的對比度大，成像更清晰．
實(shí)驗(yàn)過程中，用透明的玻璃板代替平面鏡，在物體一側(cè)，既能看到蠟燭A的像，也能看到代替蠟燭A的蠟燭B，當(dāng)蠟燭A的像和蠟燭B重合時，便于確定像的位置，便于比較物像大小．
（2）凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中，燭焰、透鏡和光屏三者的中心應(yīng)大致在同一高度，這樣才能使像成在光屏的中央；根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時的變化規(guī)律，物距變近，像距變遠(yuǎn)，要得到清晰的像應(yīng)將光屏遠(yuǎn)離凸透鏡，此時像的大小變大；
（3）甲圖，平面鏡成正立、等大的虛像；乙圖，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大的實(shí)像．
（4）物體此時距透鏡的距離有可能恰好為一倍焦距，此時物體不成像．所以光屏上沒有清晰的像．
物體此時距透鏡的距離有可能小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像，由于虛像不是由實(shí)際光線會聚而成，所以光屏上也不會有清晰的像．
物體此時的距離即使大于一倍焦距，成實(shí)像，若蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上，此時光屏上也不會有清晰的像．
（5）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的光具座的長度約為1m，選擇15cm的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)才能方便觀察物距大于2倍焦距，大于1倍焦距小于2倍焦距，小于焦距時的各種成像的規(guī)律．
（6）據(jù)題可知，此時成的是正立、放大的像；
A、若它的某些部分到凸透鏡的距離稍大于焦距，即蠟燭處于1倍焦距和2倍焦距之間，應(yīng)該成一個倒立、放大的實(shí)像，故A錯誤；
B、若它的某些部分到凸透鏡的距離稍小于焦距，即在1倍焦距以內(nèi)，此時看到一個正立、放大的虛像，故B正確；
C、若是通過透鏡的表面反射成像，即相當(dāng)于凸面鏡成像，故成的是正立、縮小的虛像，故C錯誤．
（7）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點(diǎn)，通過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后方向不變，如圖所示，S′為像點(diǎn)：
．
故答案為：（1）較黑暗；B蠟燭；（2）光屏；同一高度；遠(yuǎn)離；（3）平面鏡成虛像，凸透鏡成實(shí)像；（4）物體放在一倍焦距以內(nèi)；（5）15；（6）B；（7）圖略．

點(diǎn)評 把所學(xué)知識進(jìn)行對比記憶是學(xué)習(xí)的一種好方法．
①平面鏡直立放置時，成像是正立的，平面鏡水平放置時，所成的像是倒立的，注意區(qū)分；
②凸透鏡成實(shí)像時如果物距變小，那么像距變大，像的大小也變大，凸透鏡成虛像時，如果物距變小，那么像距變小，像的大小也變小．