Question

4．在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，各組使用相同焦距的凸透鏡進行實驗．
（1）把蠟燭、凸透鏡和光屏放置在光具座上，點燃蠟燭后，應調整燭焰中心、凸透鏡中心和光屏中心在同一高度．
（2）小華所在的小組實驗操作規(guī)范，測量準確，該小組實驗記錄如表：

實驗序號	物距u/cm	像距v/cm	像的性質
1	14.00	28.00	倒立，放大，實像
2	20.00	20.00	倒立，等大，實像
3	30.00	14.33	倒立，縮小，實像

請你根據(jù)上表信息，求出凸透鏡的焦距f=10.00cm．
（3）實驗3中把燭焰放在距凸透鏡30cm處時，在凸透鏡的另一側移動光屏，會在光屏上得到一個清晰的像，生活中的照相機（選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）應用了這個成像規(guī)律．如果保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭與光屏的位置對調后，在光屏上也會出現(xiàn)一個清晰的像，這時所成的像是倒立、放大的實像．
（4）實驗中，光屏上已成清晰的、縮小的像，若此時將蠟燭遠離透鏡，則光屏應向靠近（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動才能在光屏上得到清晰的像．在此過程中像的大小變化情況是變�。�（選填“變大”、“變小”或“不變”）
（5）蠟燭隨著燃燒而變短，光屏上成的像將向上（選填“上”或“下”）移動．由于影響到了實驗的進行，這時最合理的調整是A．
A．只需將凸透鏡向下移動一些         B．只需將光屏向下移動一些
（6）實驗中，當小明用白紙遮擋住凸透鏡的上半部分時，光屏上成像的情況是C．
A．只出現(xiàn)燭焰的上半部分的像        B．只出現(xiàn)燭焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是變暗些      D．成像情況不受任何影響．

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央位置；
（2）知道當物距等于2倍焦距時，成倒立、等大的實像，此時像距也為2倍焦距．所以在表格中找到成倒立等大實像的情況，便可以根據(jù)物距或像距計算出焦距了．
（3）凸透鏡成像中，當u＞2f時，成倒立、縮小的實像，f＜v＜2f．對應應用如照相機；當f＜u＜2f時，成倒立、放大的實像，v＞2f，對應應用如投影儀；知道光路是可逆的；
（4）凸透鏡成像的規(guī)律的“物近像遠像變大，物遠像近像變小”．
（5）隨著蠟燭燃燒而變短，根據(jù)過光心不改變方向，像會向上移動．
要使像成在光屏的中央位置，可以使蠟燭向上移動，或凸透鏡向下移動，或光屏向上移動，都能使像成在光屏的中央位置．但是如果蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一個高度，每進行一次實驗都需要進行調整，給實驗帶來很多不便，要使像成在光屏的中央位置，蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心大致在同一高度．
（6）凸透鏡成像的實質，是由于物體發(fā)出的無數(shù)條光線經(jīng)凸透鏡折射后匯聚成像．

解答 解：（1）點燃蠟燭，調整凸透鏡和光屏的高度，使燭焰、凸透鏡和光屏三者中心大致在同一高度，這樣做可使實驗中的實像基本能成在光屏中心．
（2）由第二次實驗可知，當物距等于20.00cm時，像距也等于20.00cm，并且此時成倒立、等大的實像．
根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，此時物距、像距都等于2倍焦距．所以f=10.00cm．同時在實驗中，我們需要讓蠟燭，凸透鏡，光屏的中心在同一高度；
（3）實驗3中把燭焰放在距凸透鏡30cm處時，即物距為30cm時，物距在二倍焦距以外，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時成倒立縮小的實像．照相機就是利用這個原理制成的．
接下來保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭與光屏的位置對調后，則蠟燭在二倍焦距和焦距之間，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知，此時成倒立放大的實像．這是因為光在折射時光路是可逆的．
（4）實驗中，光屏上已成清晰的、縮小的像，將蠟燭在此基礎上遠離透鏡，則物距增大，像距應減小，所成的像也減小，所以光屏應向靠近透鏡的方向移動，在此過程中燭焰的像變�。�
（5）隨著蠟燭燃燒而變短，根據(jù)過光心不改變方向，像會向上移動．
為了使下面是實驗更方便操作，更合理是操作是把蠟燭升高，或凸透鏡和光屏同時調低．故選項A符合題意；
（6）在做凸透鏡成像的實驗時，當將凸透鏡的上半部擋住時，下半部仍可以匯聚光線，所以仍可以成物體完整的像．但照射到凸透鏡上部的光線將被擋住，所以匯聚到像點的光線少了，所以像的亮度將變暗；故選項C符合題意；
故答案為：（1）同一高度；（2）10.00；（3）照相機；倒立；放大；（4）靠近；變��；（5）上；A；（6）C．

點評 關于凸透鏡成像的規(guī)律中，共涉及四個方面的內容：①物距與焦距的關系；②成像的性質；③像距與焦距的關系；④具體的應用．一般情況下，只要告訴其中的一條，就可以確定另外三方面的內容．并能對實驗中經(jīng)常遇到的問題進行分析，找出原因．