Question

18．小琴通過實驗探究凸透鏡成像規律．
（1）實驗前，小琴將所用凸透鏡正對太陽光，調整凸透鏡的位置，當在地面上出現一個“亮點”或“亮環”時，測得它與到凸透鏡中心的距離為10cm，此操作是測量凸透鏡的焦距．
（2）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上，點燃蠟燭，無論怎樣移動光屏，都不能在光屏上得到蠟燭的像，請你寫出其中一條可能的原因蠟燭放在了一倍焦距以內，成虛像（或蠟燭放在的焦點上，不能成像）．
（3）上述問題解決后，小琴把凸透鏡固定在如圖所示的光具座50cm刻度處，蠟燭放在刻度35cm處，移動光屏，至如圖所示位置，光屏上會出現清晰放大（填“放大”、“縮小”或“等大”）的實像．
（4）實驗過程中，蠟燭在燃燒中不斷縮短，導致光屏上的像向上（填“上”或“下”）移動．
（5）實驗中怎樣判斷光屏上的像是否最清晰？答：左右移動光屏，反復比較像的清晰度．

Answer 1

分析 （1）要掌握利用太陽光簡單測量焦距的方法．使凸透鏡正對著太陽光，找到焦點，測量焦點到凸透鏡的距離，即為焦距．
（2）探究凸透鏡成像的實驗時，若光屏上沒有像，可能是因為：物距小于焦距，成了虛像，不能成在光屏上；光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上，像無法成在光屏上；物體在焦點上，不能成像．
（3）根據物距處于f和2f之間時，成倒立放大實像的原理進行分析；
（4）據凸透鏡成像的過程可知，實驗過程中蠟燭燃燒不斷縮短，導致光屏上的像向上移動；
（5）若光屏上的像最清晰，無論將蠟燭向遠離和靠近凸透鏡的方向移動，像均會變模糊．

解答 解：
（1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點．焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距．故此操作是測量凸透鏡的焦距；
（2）無論怎樣移動光屏都不能在光屏上得到像，可能是物距小于焦距，成了虛像，不能成在光屏上．也可能是燭焰凸透鏡光屏三者中心嚴重不在同一高度，像無法成在光屏上，或使燭焰在焦點上，不能成像．
（3）由題意知，物距為u=50cm-35cm=15cm，處于f和2f之間，所以成倒立放大的實像；
（4）蠟燭不斷燃燒，燭焰不斷降低，過光心的光線不改變方向，像的位置向上移動；
（5）實驗中應左右移動光屏，反復比較像的清晰度，如果減小或增大像距時，像變模糊，則此時的像最清晰．
故答案為：（1）焦距；（2）蠟燭放在了一倍焦距以內，成虛像（或蠟燭放在的焦點上，不能成像）；（3）放大；（4）上；（5）左右移動光屏，反復比較像的清晰度．

點評 關于凸透鏡成像的規律中，共涉及四個方面的內容：①物距與焦距的關系；②成像的性質；③像距與焦距的關系；④具體的應用．一般情況下，只要告訴其中的一條，就可以確定另外三方面的內容．