Question

19．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10厘米．
（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上．
（3）按如下圖所示的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察，并將觀測情況記錄在下表中．

實(shí)驗(yàn)序號	物距u/（厘米）	像距v/（厘米）	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、放大的實(shí)像

①上表中實(shí)驗(yàn)序號2中像的性質(zhì)為倒立、縮小的實(shí)像，實(shí)驗(yàn)序號4中像距為30厘米．
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（填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)．
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(diào)整透鏡讓像在光屏的中央，應(yīng)向右下（填“右下”、“左上”、“右上”或“左下”）調(diào)節(jié)．

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(diǎn)到光心的距離．
（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）①物體放在焦點(diǎn)之外時(shí)，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實(shí)像，實(shí)像有縮小、等大、放大三種；
凸透鏡成像實(shí)質(zhì)是光的折射，光的折射現(xiàn)象中，光路可逆；
②物距越小，像距越大，實(shí)像越大；
③根據(jù)凸透鏡成像的性質(zhì)分析．

解答 解：（1）由圖可知，焦點(diǎn)F到凸透鏡光心的距離為10cm，
（2）為了實(shí)驗(yàn)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(shí)物距為25cm，遠(yuǎn)大于2倍焦距20cm，則所成的像是倒立、縮小的實(shí)像，
實(shí)驗(yàn)序號4中，物距為15cm，由光路可逆可知，像距等于第一次實(shí)驗(yàn)中的物距，為30cm；
當(dāng)物體成等大倒立的實(shí)像時(shí)，此時(shí)物距等于像距等于2倍焦距20cm，故答案為：倒立縮小的實(shí)像、20；
②當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，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(yīng)向遠(yuǎn)離凸透鏡方向移動(dòng)；
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；
③此時(shí)燭焰的像在光屏的左上角，根據(jù)燭焰射出的光線經(jīng)光心不改變方向，所以凸透鏡向右下角移動(dòng)．
故答案為：（1）10；（2）同一高度上；（3）①倒立、縮小的實(shí)像；30；②遠(yuǎn)離；③右下．

點(diǎn)評 （1）凸透鏡成像的三種情況，以及凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距減小，像變小，在凸透鏡成像習(xí)題中有廣泛的應(yīng)用，要熟練掌握．
（2）過光心不改變方向，在判斷像的位置時(shí)經(jīng)常用到．