Question

4．小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規(guī)律，進(jìn)行了如下操作并得到了相關(guān)結(jié)論．

請(qǐng)你將空缺部分補(bǔ)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10cm．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按要求進(jìn)行觀察和測(cè)量，并將觀測(cè)情況記錄在表中．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	物距u/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30	15	倒立、縮小的實(shí)像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的實(shí)像
4	15		倒立、放大的實(shí)像
5	5	--	正立、放大的虛像

①上表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)2中像的性質(zhì)為倒立、縮小的實(shí)像，實(shí)驗(yàn)序號(hào)4中像距大于20cm．（后一空選填“大于”或“小于”）
②當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)．
（4）為滿足教學(xué)需要，張老師自制了一個(gè)“平行光源”．如圖2所示，在一個(gè)用開有細(xì)縫的紙罩扎住的圓筒里安有凸透鏡和可前后移動(dòng)的燈泡，調(diào)節(jié)燈泡，當(dāng)燈泡的燈絲處在凸透鏡的焦點(diǎn)的位置時(shí)，從細(xì)縫中射出的光才會(huì)是平行光．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)凸透鏡焦點(diǎn)和焦距的定義進(jìn)行判斷．
（2）實(shí)驗(yàn)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）①u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像；
根據(jù)光路具有可逆性和表中數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)序號(hào)4中像距的大小；
②凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距減小，像變�。�
（4）由于平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡后必過凸透鏡的焦點(diǎn)，依據(jù)光的可逆性光自焦點(diǎn)射向凸透鏡折射出的光線必與主光軸平行．

解答 解：（1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，該點(diǎn)為焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①此時(shí)物距為25cm＞2f=20cm，因此所成的像是倒立、縮小的實(shí)像；
根據(jù)表中序號(hào)4的數(shù)據(jù)可知，物距為15cm，而序號(hào)1中的像距為15cm，由于光路具有可逆性因此，序號(hào)4中的像距等于序號(hào)2中的物距30cm，因此實(shí)驗(yàn)序號(hào)4中的像距大于20cm；
②因成實(shí)像時(shí)，物距越小，像距越大，實(shí)像越大，此時(shí)物距變小，則像距變大，因此光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離透鏡的方向移動(dòng)．
（4）由凸透鏡的光學(xué)特點(diǎn)可知，過焦點(diǎn)射向凸透鏡的光線，折射光線平行于主光軸．
故答案為：（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立、縮小的實(shí)像；大于； ②遠(yuǎn)離；（4）焦點(diǎn)．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的理解以及光路的可逆性，首先要熟練掌握凸透鏡成像的規(guī)律，同時(shí)注意其應(yīng)用．