Question

2．某實驗小組進行“探究凸透鏡成像規律”的實驗：

（1）實驗時應先調節燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一直線上，目的是使像能成在光屏中央．
（2）如圖乙所示，若在光屏上（光屏未畫出）得到清晰放大的像，則燭焰應位于透鏡左側a、b、c、d四點中的c點．再將蠟燭離凸透鏡遠離一些，要獲得清晰的實像．光屏應靠近（選 填“靠近”或“遠離”）凸透鏡．
（3）移動蠟燭，使燭焰離凸透鏡10cm，再移動光屏，不能（能/不能）在光屏上得到一個清晰 的燭焰的像．
（4）隨著蠟燭的燃燒，可觀察到光屏上的像向上（上/下）移動．
（5）如圖丙所示，OO′為凸透鏡的主光軸，燭焰在光屏上所成的像如圖所示，請你確定凸透鏡的位置，并標出凸透鏡的焦點．

Answer 1

分析 （1）探究凸透鏡成像的實驗時，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，即使應燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，像才能呈在光屏的中央位置．
（2）根據凸透鏡焦點和焦距的定義進行判斷；根據f＜u＜2f時，凸透鏡成倒立放大的實像，凸透鏡成實像時，物近像遠像變大．
（3）根據物距和焦距的關系確定凸透鏡成像特點，實像能呈現在光屏上，虛像不能呈現在光屏上．
（4）根據光線過光心不改變方向判斷像的移動情況；
（5）選取物體上的一點，找出其對應的像點，結合凸透鏡的三條特殊光線：平行于主光軸的，過焦點的；過光心的．利用其對應的入射光線的特點，可以確定凸透鏡的位置，焦點的位置．

解答 解：（1）實驗時應先調節燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一直線上，并且大致在同一高度，即使應燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，像才能成在光屏的中央位置．
（2）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，所以凸透鏡的焦距是：f=60.0cm-45.0cm=15.0cm；
由屏上得到清晰放大的實像可知，此時f＜u＜2f時，由圖可知，c點正好在f和2f之間．
若要使所成的像變小，根據凸透鏡成實像時，物遠像近像變小，可知，應將蠟燭向遠離凸透鏡方向移動，同時光屏應向靠近凸透鏡方向移動．
（3）凸透鏡的焦距f=15cm，使燭焰離凸透鏡10cm，此時物距u＜f，成正立放大的虛像，光屏上不能承接到虛像．
（4）實驗過程中，蠟燭燃燒變短，根據光線過光心不改變方向，像會向光屏的上方移動；
（5）在燭焰上取一點A，在所成的像上找出其對應的像點A′，連接AA′，其與主光軸的交點O就是凸透鏡的光心，由此可以確定凸透鏡的位置；
過S點作平行于主光軸的入射光線，經過凸透鏡折射后要過S′，折射光線與主光軸的交點就是凸透鏡焦點F的位置（因為平行于主光軸的光線經過凸透鏡折射后過焦點）；如圖所示：

故答案為：（1）使像能成在光屏中央；（2）c；靠近；（3）不能；（4）上；（5）見上圖．

點評 此題考查了凸透鏡成像對實驗操作的要求．一定要注意實驗前的調整工作．同時還考查了凸透鏡成像的規律及應用，需熟練掌握成像特點與物距、像距的關系．