Question

在學完凸透鏡成像規律后，小明選擇了一塊焦距未知的凸透鏡，對凸透鏡成像特點作了進一步探究．

（1）為測量凸透鏡焦距，他讓一束平行光正對射向該透鏡，須調節光屏位置直到在屏上得到一個

 

的光斑．圖1是調節完成的狀態，該透鏡的焦距f=

 

cm；
（2）實驗時凸透鏡與光屏的高度已調好，但燭焰在光屏上像的位置偏高，要想成如圖2狀態使像成在光屏中央，應調節蠟燭使燭焰向

 

（填“上”或“下”）移動．
（3）小明調整好實驗裝置后，無論怎樣移動光屏都得不到清晰的像，由此，你猜想造成上述現象的原因是

 

．
（4）如圖3所示，蠟燭在光具座上A處時，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為

 

的實像．當發光物體在A處時，物與像之間的距離為S₁，當發光物體向左移動到C處時，物與像之間的距離為S₂，為在光屏上再次成清晰的像，則他應將光屏向

 

移動，則S₁

 

S₂．（選填“＞”、“=”或“＜”）
（5）小李在“探究凸透鏡成像規律”實驗中，用裝有6個發光二極管的有方格的白紙板做發光物體，如圖4所示．又用這種有同樣大小方格的白紙板做光屏，用這種發光物體如圖4和光屏做實驗，最主要的一條優點是：

 

；
（6）小李探究完凸透鏡成像規律后，接著又做了一個觀察實驗．如圖5發光體位置不變，取下光屏，當眼睛在原光屏處會看到發光體的像嗎？

 

，眼睛靠近凸透鏡，是否能看到像？

 

．眼睛從原光屏位置遠離凸透鏡，是否能看到像？

 

（填“能看到”或是“不能看到”）

Answer 1

分析：（1）平行于主光軸的光會聚于主光軸上一點，這一點叫焦點，焦點到光心的距離叫焦距．
（2）根據光線過透鏡的光心不改變方向，判斷蠟燭變短后，像的移動方向．
（3）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，是否成的是實像；即使成的是實像，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．
（4）要解決此題，需要掌握凸透鏡成像的規律．知道物體成倒立縮小的實像時，物距大于二倍焦距，而像距在一倍焦距和二倍焦距之間；且物距增大時，像距無限靠近一倍焦距．
（5）要解決此題，需要將發光二極管與燭焰比較，找出其優點．發光二極管的亮度更大，更容易觀察其像．同時其形狀規則，利用方格紙，更容易比較像與物的大小．
（6）要解決此題，需要掌握實像的概念．知道實像是實際光線會聚成的．要知道在像點之前光線還未會聚成像．

解答：解：（1）一束平行于凸透鏡主光軸的光線通過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小、最亮的光斑，最小、最亮的光斑就是焦點．由圖可知，焦距為：10.0cm．
（2）蠟燭變短后，燭焰的位置向下移動，根據光線過透鏡的光心不改變方向，像的位置向上移動．
（3）前面的（2）已經說明實驗時凸透鏡與光屏的高度已調好，因此無論怎樣移動光屏都得不到清晰的像的原因是U＜f或U=f；
（4）由圖知：物體成的是倒立放大的實像，那么物距在一倍焦距和二倍焦距之間，而像距大于二倍焦距．
此時，當物距不斷增大時，像距會無限的靠近一倍焦距，但永遠達不到一倍焦距處，因此物體向左移動的幅度要大于像向左移動的幅度；所以，當發光物體放置在C點時，物像之間的距離會相應的增大；
（5）這種發光體的亮度大，成的像更清晰，同時其形狀規則，利用方格紙更容易比較像與物的大小．
（6）因為看到的像是倒立的，所以是實像，成像點在凸透鏡的右側；發光物體發出的光線經凸透鏡折射后是會聚的，經過成像點后是發散的．所以眼睛必須在成像點以外的光線發散區域才能看到這個像．所以當眼睛在原光屏處不能看到發光體的像，眼睛靠近凸透鏡也不能看到像，當眼睛從原光屏位置遠離凸透鏡，能看到像．
故答案為：（1）最小最亮； 10.0；（2）上； 
（3）U＜f 或 U=f；        
（4）倒立放大；左；＞；
（5）便于比較像與物的大小；         
（6）不能看到；不能看到；能看到．

點評：本題中所提供的實驗裝置較為新穎，很值得推廣和借鑒．這是一個有一定創新性的裝置，利用這一裝置更容易比較像與物體的大小、倒正的關系．本題考查的知識都非常簡單，是有關凸透鏡成像的基本原理，是我們應該重點掌握的．