Question

19．小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規律，進行了如下操作并得到了相關結論，請你將空缺部分補充完整．
（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖1所示的光路圖，則該透鏡的焦距為10厘米．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使燭焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度上．
（3）按如下圖所示的方案進行實驗和觀察，并將觀測情況記錄在下表中．

實驗序號	物距u/（厘米）	像距v/（厘米）	像的性質
1	30	15	倒立、縮小的實像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的實像
4	15		倒立、放大的實像
5	5		正立、放大的實像

①上表中實驗序號2中像的性質為倒立、縮小的實像，實驗序號4中像距為30厘米．
②當燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向遠離（填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動．
③在光屏上得到如圖2所示的圖象，成像在光屏的左上角．若要通過調整透鏡讓像在光屏的中央，應向右下（填“右下”、“左上”、“右上”或“左下”）調節．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡的焦距為能使平行于主光軸的光會聚的點到光心的距離．
（2）實驗前必須將燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度上，目的是為了使像成在光屏的中心．
（3）①物體放在焦點之外時，在凸透鏡另一側成倒立的實像，實像有縮小、等大、放大三種；
凸透鏡成像實質是光的折射，光的折射現象中，光路可逆；
②物距越小，像距越大，實像越大；
③根據凸透鏡成像的性質分析．

解答 解：（1）由圖可知，焦點F到凸透鏡光心的距離為10cm，
（2）為了實驗的要求，須將燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心放在同一高度上；
（3）①此時物距為25cm，遠大于2倍焦距20cm，則所成的像是倒立、縮小的實像，
實驗序號4中，物距為15cm，由光路可逆可知，像距等于第一次實驗中的物距，為30cm；
當物體成等大倒立的實像時，此時物距等于像距等于2倍焦距20cm，故答案為：倒立縮小的實像、20；
②當燭焰從遠處向透鏡靠近時，物距變小，則像距變大，像變大，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向遠離凸透鏡方向移動；
因成實像時，物距越小，像距越大，實像越大，此時物距變小，則像距變大；
③此時燭焰的像在光屏的左上角，根據燭焰射出的光線經光心不改變方向，所以凸透鏡向右下角移動．
故答案為：（1）10；（2）同一高度上；（3）①倒立、縮小的實像；30；②遠離；③右下．

點評 （1）凸透鏡成像的三種情況，以及凸透鏡成實像時，物距增大，像距減小，像變小，在凸透鏡成像習題中有廣泛的應用，要熟練掌握．
（2）過光心不改變方向，在判斷像的位置時經常用到．