Question

小明利用一未知焦距的凸透鏡探究成像規(guī)律，進(jìn)行了如下操作并得到了相關(guān)結(jié)論．請(qǐng)你將空缺部分補(bǔ)充完整．
（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖所示的光路圖，則該透鏡的焦距為

 

cm．

（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在

 

．
（3）按要求進(jìn)行觀察和測量，并將觀察情況記錄在下表中．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	物距u/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	7	正立、放大的虛像

上表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)2中像的性質(zhì)為

 

，實(shí)驗(yàn)序號(hào)4中像距為

 

cm．
（3）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

 

．（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)．
（4）當(dāng)物距在

 

 時(shí)，像都能在光屏上承接．
（5）如果在實(shí)驗(yàn)中將蠟燭和透鏡的位置固定后，無論怎樣移動(dòng)光屏都得不到像，其原因可能有哪些？寫其中兩點(diǎn)：

 

，

 

．
（6）如果實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)蠟燭的像成在光屏的左邊，在不移動(dòng)光屏和透鏡的情況下，應(yīng)將蠟燭向

 

方向（填“左”或“右”）移動(dòng)可使像成在光屏的中央．
（7）實(shí)驗(yàn)中你可以歸納出哪些結(jié)論或規(guī)律？（請(qǐng)寫出其中三條）
①

 

．
②

 

．
③

 

．

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根據(jù)光路是可逆的，判斷像距大小．
（4）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像變大．
（5）據(jù)凸透鏡 成像規(guī)律可知，當(dāng)物距大于1倍焦距時(shí)，光屏上成實(shí)像；
（6）光屏上得不到燭焰像的情況有三種：①成的像是虛像，虛像是不會(huì)成在光屏上的；②成實(shí)像，但由于燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度上，雖然成的是實(shí)像，但光屏上顯示不出來；③不成像，當(dāng)物體位于焦點(diǎn)上，即u=f時(shí)，此時(shí)不成像，所以光屏上也得不到燭焰的像．
（7）據(jù)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像變大的規(guī)律分析即可判斷；
（8）據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析即可得出結(jié)論．

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．
②根據(jù)表中序號(hào)為1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物距為30cm時(shí)，像距為15cm，成倒立、縮小的實(shí)像，根據(jù)光路是可逆的，所以當(dāng)物距為15cm時(shí)，像距為30cm，成倒立、放大的實(shí)像．
（4）光屏上仍然得到清晰的像說明凸透鏡成實(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)；
（5）當(dāng)物距在大于10cm 時(shí)，像都能在光屏上承接；
（6）在實(shí)驗(yàn)中將蠟燭和透鏡的位置固定后，無論怎樣移動(dòng)光屏都得不到像，蠟燭處于凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)，也可能是由于蠟燭恰好在1倍焦距上造成的；
（7）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)蠟燭的像成在光屏的左邊，在不移動(dòng)光屏和透鏡的情況下，使得像像右移，即像距變大，所以此時(shí)的物距應(yīng)該變小，故應(yīng)將蠟燭向右移動(dòng)；
（8）比較1、2兩次試驗(yàn)可得：u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、縮小的實(shí)像．
由3試驗(yàn)可得：u=2f，v=2f，成倒立、等大的實(shí)像．
比較4、5試驗(yàn)可得：2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的實(shí)像
故答案為：（1）10；（2）同一高度；（3）倒立、縮小的實(shí)像；30；（4）遠(yuǎn)離；（5）大于10cm；（6）蠟燭處于凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)；蠟燭恰好在1倍焦距上；（7）右；（8）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．

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）正確區(qū)分實(shí)像和虛像．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，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．