Question

9．小明在利用光具座進行凸透鏡成像規律的實驗探究中：

（1）如圖甲所示，一束平行于凸透鏡主光軸的光線經過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小、最亮的光斑，由圖可知，該凸透鏡的焦距是10.0cm．（保留1位小數）
（2）實驗時，應通過調節使凸透鏡、光屏的高度使它們的中心與燭焰的中心大致在同一高度上，目的是為了使像成在光屏的中央．
（3）如圖乙所示，當蠟燭到凸透鏡的距離為40cm時，向左移動光屏，直到光屏上成清晰的像．
（4）當蠟燭到凸透鏡的距離為8cm時，為觀察透鏡成像特點，應從圖乙中凸透鏡右（選填：左/右）側進行觀察．
（5）如果蠟燭燃燒時間長了變短了，燭焰在光屏上的像偏高，同學們想把像仍呈現在光屏中央，應將凸透鏡向下（選填：上/下）調節．
（6）如圖丙所示，蠟燭在光具座上A處時，可在B處的光屏上成一清晰的像，若把蠟燭從A處向右移動距離s到C，為在光屏上再次成清晰的像，則他應將光屏向右移動距離s′，則s′小于（選填：大于/等于/小于）s．
（7）實驗完畢，小明想繼續探究平面鏡成像的規律，他應將光具座上的凸透鏡換成透明玻璃板，光屏換成一支未點燃（選填：點燃/未點燃）完全相同的蠟燭．

Answer 1

分析 （1）焦距是指從焦點到凸透鏡的距離，根據圖1讀出便可；
（2）為使像能成在光屏的中央，應調節凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度處；
（3）當物距大于2倍焦距時，像距處于f和2f之間時，凸透鏡成倒立縮小的實像；
（4）u＜f，成正立放大虛像，物像同側；
（5）在實驗中，為使像能成在光屏的中心，應調整燭焰、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度．
（6）根據凸透鏡成像規律中像距和物距的關系可確定像的性質；凸透鏡成像時，物距增大，像距減小；當由A處向C移動時，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小．二者變化的幅度不相等，由此可得出s′與s的關系．（7）在做平面鏡成像實驗時，為便于探究成像的特點及位置，用一個透明的玻璃板代替平面鏡，
平面鏡成虛像，不能成在光屏上，用一個與原來完全相同的蠟燭，來代替像；實驗的目的是確定像的位置，而若是點燃后方蠟燭則無法分辨像與后方蠟燭的真實火焰．

解答 解：（1）由圖1知，光屏上出現一個最小最亮的光斑即為凸透鏡的焦點處，焦點到凸透鏡的距離為60.0cm-50.0cm=10.0cm，則凸透鏡的焦距是10.0cm．
（2）實驗中，應調整燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度上，這樣燭焰的像才能成在光屏的中央．
（3）當蠟燭到凸透鏡的距離為40cm時，u＞2f，此時像距處于f和2f之間時，所以向左移動光屏，直到光屏上成清晰的像．
（4）當蠟燭到凸透鏡的距離為8cm時，u＜f，成正立放大虛像，此時物像同側；所以為觀察透鏡成像特點，應從圖乙中凸透鏡右側進行觀察．
（5）燭焰在光屏上的像偏高，因為凸透鏡成倒立的實像，所以是因為燭焰相對于凸透鏡靠下，因此為使像能成在光屏的中央，可以向上移動燭焰或向下移動凸透鏡，或向上移動光屏．
（6）由圖丙可知，物距大于像距，由凸透鏡成像規律可知，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、縮小的實像；凸透鏡位置不變，蠟燭向右移動，物距減小，像距增大，光屏向右移動才能接到清晰的像．當由A處向右移動時，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小，因為物體向右移動，像也向右移動，像距變化小于物距變化，所以物體移動的距離s大于像移動的距離s′．
（7）想繼續探究平面鏡成像的規律，他應將光具座上的凸透鏡換成透明玻璃板，光屏換成完全相同的蠟燭．
實驗中，另一根蠟燭不需要點燃，這樣可使得點燃的蠟燭在玻璃板中的像更加清晰，更容易確定像的位置．
故答案為：（1）10.0；（2）使像成在光屏的中央；（3）左；（4）右；（5）下；（6）右；小于；
（7）透明玻璃板；未點燃．

點評 凸透鏡成像規律是光學內容的難點，要解決此類問題，首先要熟練掌握成像特點與物距、像距的關系，對規律進行總結．