Question

2．探究“凸透鏡成像規(guī)律”實驗中：

（1）由于凸透鏡焦距未知，小明將一束平行光正對射向該透鏡，調節(jié)光屏位置直到在屏上得一個最小最亮的光斑．圖1是調節(jié)完成的狀態(tài)，由光具座上的刻度尺可以讀出該透鏡焦距f=10.0cm；
（2）如圖2所示小明將蠟燭和光屏固定好后．在只移動透鏡的情況下，他發(fā)現都不能在光屏上成清晰的像．由此，他猜想造成上述現象的原因是蠟燭和光屏間距離太�。�
（3）通過實驗，小明總結的三個實驗結論如下表，其中正確的實驗序號有1、2．

實驗 序號	物距（u）	像的性質			像距（v）
		實虛	大小	正倒
l	u＞2f	實像	縮小	倒立	f＜v＜2f
2	f＜u＜2f	實像	放大	倒立	v＞2f
3	u＜f	虛像	放大	倒立

（4）如圖3所示，蠟燭在光具座上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（選填“左”或“右”）移動，光屏移動距離s′＞s．（選填“＞”“=”或“＜”）
（5）小明又做了一次實驗，首先在光屏上恰好得到一個清晰的像，然后，小明把自己的近視眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，結果光屏上原來清晰的像變模糊了，若還想在光屏上得到一個清晰的像，應將光屏向遠離凸透鏡的方向移動或將蠟燭向遠離凸透鏡的方向移動（均選填“遠離”或“靠近”）．
（6）若將燭焰放在距離凸透鏡一倍焦距處，此時不能成像，左右移動光屏，可觀察到的現象是：光屏上出現一個大小不變的光斑．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點．焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距．
（2）根據凸透鏡成像規(guī)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，此時物體和像之間的距離最小，為4f；
（3）根據凸透鏡成像規(guī)律進行分析；
（4）判斷出物像之距的變化，得出結論；
（5）近視鏡是凹透鏡，且凹透鏡對光線有發(fā)散作用，若將凹透鏡放在光屏和蠟燭之間，光線經凹透鏡發(fā)散后，成的像會遠離凸透鏡；
（6）由焦點發(fā)出的光將平行主光軸射出．

解答 解：
（1）讓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，這點是凸透鏡的焦點，由圖1可知：焦點到光心的距離是25.0cm-15.0cm=10.0cm，所以凸透鏡的焦距是10.0cm．
（2）由凸透鏡成像規(guī)律可知，凸透鏡成清晰實像時，物體和光屏之間的距離至少為4倍焦距；
由圖2可知，蠟燭和光屏之間的距離為65cm-30cm=35cm，小于4f=40cm，由于蠟燭和光屏之間的距離太小，不能在光屏上成清晰的像；
（3）當u＞2f時，凸透鏡成倒立縮小的實像，像距處于f和2f之間；
當物距處于f和2f之間時，凸透鏡成倒立放大的實像，像距大于2f；
當物距小于f時，凸透鏡成正立放大的虛像，故第3組數據錯誤；
（4）蠟燭在光具座上A處向左移動距離s到C，物距變大，像距變小，但物體在靠近2f處，所以物像之距變小，因此他應將光屏向左移動，且光屏移動距離s′＞s；
（5）近視眼鏡是凹透鏡，且凹透鏡對光線有發(fā)散作用，若將凹透鏡放在光屏和蠟燭之間，像會遠離凸透鏡，所以將光屏向遠離凸透鏡的方向移動，才能使蠟燭的像變清晰；
若不移動光屏，此時的像在光屏的后方，要使像呈現在光屏上，像距應減小，則物距應變大，故將應將蠟燭遠離凸透鏡；
（6）若將蠟燭置于焦點處，此時光通過凸透鏡后將平行射出，所以將在光屏上得到一個與凸透鏡等大的圓形光斑．
故答案為：（1）最小最亮；10.0；（2）蠟燭和光屏間距離太��；（3）1、2；（4）左；＞；（5）遠離；遠離；（6）光屏上出現一個大小不變的光斑．

點評 探究“凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，應注意光學元件的放置和調整，同時要熟練掌握凸透鏡成像的規(guī)律，并能夠對數據進行規(guī)律性的總結，會給問題的解決帶來方便．