Question

光學(xué)興趣小組的同學(xué)，在一次探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，不斷改變物距（u），并在調(diào)節(jié)得到清晰像時記錄像距（v），結(jié)果獲得了一組物距（u）和像距（v）的對應(yīng)數(shù)據(jù)，如圖表格．那么，根據(jù)你所知道的凸透鏡成像規(guī)律，結(jié)合對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，解答下列問題：

	1	2	3	4	5	6	7
物距/cm	60	50	40	30	20	18	16
像距/cm	20	21.4	24	30	60	90	240

（1）該興趣小組的同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時所用凸透鏡的焦距是

 

cm
（2）當(dāng)“u=60cm時，此凸透鏡成像具有怎樣的特點(diǎn)

 

（請說明像的正倒、放大或縮小、虛實(shí)）
（3）小明將一束平行于主光軸的光射向這一透鏡，發(fā)現(xiàn)光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚于O點(diǎn)．他將一平面鏡放在垂直于這一凸透鏡主光軸的某一位置，使光線會聚于兩鏡的中點(diǎn)A（如圖），小明很快求出了凸透鏡與平面鏡的距離，這個距離是

 

cm．

（4）小華同學(xué)對凸透鏡成像做了進(jìn)一步的探究．當(dāng)凸透鏡成縮小倒立的實(shí)像后，讓凸透鏡和燭焰的位置保持不變，將光屏向右移動了2cm，結(jié)果發(fā)現(xiàn)屏上燭焰的像變得模糊，接著她將同學(xué)的近視眼鏡放在透鏡左側(cè)附近并左右移動進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)果光屏上燭焰的像又重新變得清晰，此成像過程就是

 

的矯正原理．

Answer 1

分析：（1）根據(jù) u=v=2f 求出焦距．
（2）凸透鏡成像規(guī)律之一：u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像，2f＞v＞f．
（3）平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚于主光軸上一點(diǎn)，這個點(diǎn)就是焦點(diǎn)，透鏡光心到焦點(diǎn)的距離就是焦距；
平面鏡成像的特點(diǎn)是：虛像，物像等大、物像等距、物像連線與鏡面垂直．
（4）因凹透鏡對光線有發(fā)散作用，會使所成的像向后，那必須使光屏向后才能得到清晰的像．

解答：解：（1）根據(jù)u=v=2f，時，成倒立、等大的實(shí)像，所以由表中數(shù)據(jù)u=v=30cm=2f，所以f=15cm．
（2）當(dāng)u=60cm時，u＞2f，由凸透鏡成像規(guī)律可知，成倒立、縮小的實(shí)像．
（3）由圖可見，入射光線平行于凸透鏡的主光軸，經(jīng)凸透鏡折射后應(yīng)該會聚在焦點(diǎn)，由于平面鏡的反射作用，根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，A點(diǎn)就是焦點(diǎn)F的像，因此焦點(diǎn)F到鏡面的距離等于A到鏡面的距離．
由于A是凸透鏡與平面鏡的中點(diǎn)，即OA=

1

2

d，
∴凸透鏡的焦距f=d+OA=d+

1

2

d=

3

2

d．
（4）當(dāng)光屏向右移動了2cm，結(jié)果發(fā)現(xiàn)屏上燭焰的像變得模糊，光線經(jīng)近視眼鏡折射后在原光屏前提前會聚，結(jié)果光屏上燭焰的像又重新變得清晰；所以該圖是近視眼的矯正原理．
故答案為：（1）15；（2）倒立、縮小的實(shí)像；（3）

3

2

；（4）近視眼．

點(diǎn)評：本題主要考查了如何測量焦距，實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)以及凸透鏡的成像規(guī)律，近視眼鏡的原理．同時考查學(xué)生動手操作實(shí)驗(yàn)的能力，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確結(jié)論，能有效解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題．