Question

4．小明利用如圖所示的裝置做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗：
（1）實驗前，必須將燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，才能使像呈現(xiàn)在光屏中央；當(dāng)燭焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像時，發(fā)現(xiàn)蠟燭和光屏之間的距離是40cm，則該凸透鏡的焦距是10cm．
（2）實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發(fā)現(xiàn)無論如何移動光屏，光屏只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，其原因可能是將蠟燭置于焦點處了．

實驗序號	物距u/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30	15	倒立、縮小的實像
2	25	16.7	倒立、縮小的實像
3	20	20	倒立、等大的實像
4	15
5	5		正立、放大的虛像

（3）當(dāng)蠟燭、凸透鏡和光屏處于圖中的位置時，光屏上呈現(xiàn)的像是模糊的．
①將光屏向靠近凸透鏡的方向移動適當(dāng)距離后，光屏上出現(xiàn)清晰的像，此時的像是倒立、縮小的實像；
②如果保持圖中蠟燭、凸透鏡和光屏的位置不變，在凸透鏡前放置一個度數(shù)合適的近視（選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）眼鏡片，也可以在光屏上獲得清晰的像．
（4）按要求進行觀察和測量，并將觀測情況記錄在表格中．表中實驗序號4中像的性質(zhì)為倒立、放大的實像（像的性質(zhì)需要寫完整），像距為30cm．

Answer 1

分析 （1）在實驗中，為使像能成在光屏的中心，應(yīng)調(diào)整燭焰、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度．同時各中心要在同一直線上；
（2）由焦點發(fā)出的光，經(jīng)凸透鏡平行主光軸射出；
（3）光屏上的像是物體發(fā)出的光線的會聚點，遠(yuǎn)視眼鏡片是凸透鏡，放上凸透鏡后，由于凸透鏡對光線有會聚作用，所以原來會聚在光屏上的光線會聚在了光屏的前方，根據(jù)凹透鏡對光線的作用進行分析；
（4）根據(jù)凸透鏡成像的四種情況和應(yīng)用進行判斷：
u＞2f，成倒立、縮小的實像，應(yīng)用于照相機和攝像機．
u=2f，成倒立、等大的實像，一般用來測量凸透鏡的焦距．
2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，應(yīng)用于幻燈機和投影儀．
u＜f，成正立、放大的虛像，應(yīng)用于放大鏡和老花鏡．

解答 解：
（1）在實驗前要調(diào)節(jié)燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，即使三者的中心大致在同一高度，并在同一直線上；
物距等于二倍焦距時，成倒立、等大、實像，此時像距也等于二倍焦距；故4f=40cm，f=10cm；
（2）實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發(fā)現(xiàn)無論如何移動光屏，光屏只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，說明光平行主光軸射出，則可能將蠟燭置于焦點處了；
（3）①凸透鏡焦距為10cm，此時將燭焰放在距離凸透鏡40cm處，物距大于2倍焦距，此時成倒立縮小的實像；
②如果保持圖中蠟燭、凸透鏡和光屏的位置不變，要在光屏上獲得清晰的像，應(yīng)使像向右移動，則需在凸透鏡和蠟燭之間放置適當(dāng)?shù)陌纪哥R（近視鏡）；
（4）實驗4，當(dāng)物距為15cm時，2f＞u＞f，成倒立、放大的實像；
實驗1中，物距為30cm時像距為15cm，根據(jù)光的折射中光路是可逆的，所以實驗4中，物距是15cm，像距是30cm．
故答案為：
（1）光屏；主光軸；10；
（2）將蠟燭置于焦點處了；
（3）①縮小；②近視；
（4）倒立、放大的實像；30．

點評 此題是探究凸透鏡成像的規(guī)律，考查了粗略測量凸透鏡焦距的方法，關(guān)鍵是掌握焦點和焦距的概念．同時考查了凸透鏡、燭焰、光屏的高度要求，要使它們的中心大致在同一水平線上．同時考查了凸透鏡成像特點與物距之間的關(guān)系．