Question

5．江濤想探究凸透鏡成像規律，實驗桌上有兩個凸透鏡，焦距分別為10cm和20cm．
（1）江濤將其中一塊凸透鏡放在光具座上，當燭焰、透鏡及光屏的位置如圖所示時，恰能在光屏上得到一個清晰的像，則他選擇的凸透鏡的焦距為10cm；
（2）隨著蠟燭燃燒，燭焰的像成在光屏上方，若要使像能夠成在光屏的中央，應將凸透鏡向（選填“上”、“下”、“左”、“右”）調整；
（3）為了再次成像，他將燭焰向左移動5cm，同時將光屏向左動一定距離，才能在屏上得到清晰的實像，此時像的移動速度小于（選填“大于”、“等于”、“小于”）燭焰的移動速度；
（4）江濤將蠟燭和光屏的位置對換，發現在光屏上仍能成一清晰的像，此時像的性質是倒立、放大的實像；

Answer 1

分析 （1）凸透鏡成實像時，u＞2f，成倒立、縮小的實像，根據凸透鏡成像的規律確定選擇的是哪個凸透鏡；
（2）實驗一段時間后，蠟燭變短了，根據過光心不改變方向，判斷透鏡的移動方向；
（3）根據物距和像距的移動范圍分析；
（4）根據光路的可逆性和凸透鏡成像的規律可確定成像的性質：當u＞2f時，光屏上呈現倒立、縮小的實像，2f＞v＞f．當2f＞u＞f時，光屏上呈現倒立、放大的實像，v＞2f．

解答 解：（1）由圖可知：u=50cm-20cm=30cm，v=15cm，由凸透鏡成像規律可知：此時的像是倒立縮小的實像；
則u=30cm＞2f，2f＞15cm＞f，
解得，7.5cm＜f＜15cm，由題意“有兩個玻璃凸透鏡，焦距分別為10cm和20cm”可知他選擇的凸透鏡的焦距為10cm；
（2）蠟燭變短了，光屏上的像會向上移動，要使像成在光屏的中央，根據過光心不改變方向，凸透鏡向下移動，或光屏向上移動．
（3）燭焰從凸透鏡二倍焦距以外向遠處移動時，像從凸透鏡的二倍焦距向一倍焦距的范圍移動，則物體移動的速度大于像移動的速度．
（4）據光路的可逆性可知，若將透鏡和光屏的位置對換，即此時物體處于1倍焦距和2倍焦距之間，光屏處于2倍焦距以外，此時成倒立、放大的實像．
故答案為：（1）10；（2）下；（3）小于；（4）倒立、放大．

點評 此題是探究凸透鏡成像過程中應注意的一些問題，也是實驗中常用到的常識性問題，要掌握并能利用其解決碰到的有關問題．