Question

16．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）實驗時，應使燭焰和光屏中心位于凸透鏡的主光軸上．
（2）小明將蠟燭由距透鏡200cm處移至距透鏡150cm處的過程中，在光屏上所成的像與透鏡間的距離均約為10cm．透鏡的焦距約為10cm，判斷的依據是物距遠大于2倍焦距時，焦距近似等于像距．小明運用這種方法測出來的焦距與實際相比偏大（偏大、偏小、等于）．
（3）小明按圖1組裝好實驗裝置．在只移動透鏡的情況下，他發現都不能在光屏上成清晰的像．由此，你猜想造成上述現象的原因是像和物之間距離小于4倍焦距；
（4）小明向左移動蠟燭，直至光屏上出現清晰的像，此時小明又把一個遠視眼鏡鏡片放在凸透鏡與蠟燭之間，發現光屏上的像變得模糊不清．遠視眼鏡鏡片對光線有會聚（選填“會聚”或“發散”）作用．圖3中表示近視眼成像情況的是B（選填“A”或“B”）．他們想再次得到清晰的像，應將光屏向左（選填“左”或“右”）調，或將蠟燭向右（選填“左”或“右”）調．
（5）如圖2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，所成像為放大的實像（填“放大”“縮小”或“等大”）．若把蠟燭從A處向左移動距離s到C，為在光屏上再次成清晰的像，則他應將光屏向左（填“左”或“右”）移動，移動距離s′大于s．（填“大于”或“小于”或“等于”）
（6）當在光屏上呈現蠟燭清晰的像后，取下光屏．當眼睛在原光屏處，眼睛能（填“能”或是“不能”）看到蠟燭的像；眼睛靠近凸透鏡，眼睛不能（填“能”或是“不能”）看到蠟燭的像．

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，像才能呈在光屏的中心．
（2）凸透鏡成實像時，物近像遠像變大，當物距很大時，像距非常靠近焦點．
（3）根據凸透鏡成像規律中像距和物距的關系，當u=2f，成倒立、等大的實像，此時v=2f；
（4）正常的眼睛可以將光線會聚在視網膜上．近視眼會將物體的像呈在視網膜之前，應該佩戴凹透鏡進行矯正．遠視眼會將物體的像呈在視網膜之后，應該佩戴凸透鏡進行矯正；
物近像遠像變大，物遠像近像變小．
（5）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；凸透鏡成像時，當物距等于2f，此時像距也為2f，物像之距最小．當由A處向左移動時，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小．由此可得出s′與s的關系．
（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．人眼的成像原理與凸透鏡成像原理相似．

解答 解：（1）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，像才能呈在光屏的中心．
（2）從“小明將蠟燭由距透鏡200cm處移至距透鏡150cm處的過程中，在光屏上所成的像與透鏡間的距離均約為10cm”，可知當物體到凸透鏡的距離遠遠大于二倍焦距時，像距稍大于焦距，所以透鏡的焦距約為10cm；小明運用這種方法測出來的焦距與實際相比偏大．
（3）由圖乙可知，此時u=2f，在只移動透鏡的情況下，當物距u=2f，成倒立、等大的實像，此時v=2f，但光屏的位置就不符合v=2f；因此造成上述現象的原因是蠟燭和光屏間距離較小，像和物之間距離小于4倍焦距；
（4）凹透鏡對光線有發散作用，近視眼會將物體的像呈在視網膜之前，故圖B示近視眼的成因；
由于凸透鏡的會聚作用，像提前會聚，像距變小，故光屏應向左移動；如果不移動光屏，則應減小物距，即蠟燭應向右移動靠近透鏡．
（5）由圖2可知，物距小于像距，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、放大的實像；凸透鏡位置不變，蠟燭向左移動，物距增大，像距減小，光屏向左移動才能接到清晰的像．當物距等于2f，此時像距也為2f，物像之距最小．當由A處向左移動時，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小，因為物體向左移動，像也向左移動，所以物體移動的距離s大于像移動的距離s′．
（6）當在光屏上呈現蠟燭清晰的像后，已經是清晰的像；取下光屏，人眼在光屏處，人眼可以代替光屏，所以當眼睛在原光屏處能看到這個像；
在像點之前光線還未會聚成像，所以當眼睛靠近凸透鏡時不能看到像．
故答案為：（1）光屏；
（2）10；物距遠大于2倍焦距時，焦距近似等于像距；偏大；
（3）像和物之間距離小于4倍焦距；
（4）會聚； B；左；右；
（5）放大；左；大于；
（6）能；不能．

點評 此題主要探究凸透鏡成像的規律，一定要掌握物體、像、物距、像距之間的大小關系，并做到舉一反三．