Question

15．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：

（1）如图1甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑．由图可知，该凸透镜的焦距是11.0cm
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中两条可能的原因：①物距小于焦距（或烛焰在焦点上）；②烛焰、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度．
（3）调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图1乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、放大（放大/缩小/等大）的实像；投影仪（填光学仪器）就是利用这一成像规律工作的．如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近（靠近/远离）透镜的方向移动．
（4）小宇作完实验后，又想用手表代替蜡烛，看在光屏上能成什么样的像．于是他在透明的玻璃板上用黑色笔画了个手表盘，如图2（甲）所示．把这个玻璃板放在蜡烛的位置上，并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射，如图2（乙）所示．移动光屏直到成清晰像为止，此时表盘在光屏上所成的像是图2（丙）中的哪一个D．

Answer 1

分析 （1）通过甲图所示的现象，结合凸透镜焦点的定义即可确定该凸透镜的焦距；
（2）探究凸透镜成像的实验时，若光屏上没有像，可能是因为：物距小于焦距，成了虚像，不能成在光屏上；光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上，像无法成在光屏上；物体在焦点上，不能成像；
（3）根据物距与焦距的关系判断成象的性质，根据“物远（物距变大）像近（像距变小）像变小”作答；
（4）掌握凸透镜成实像的特点，知道凸透镜成倒立的实像，像与物体不仅上下颠倒，而且左右颠倒．

解答 解：
（1）平行于主光轴的光线经过凸透镜后会聚于一点，这个点是焦点．焦点到光心的距离是焦距，根据图示中光屏在刻度尺上的位置，可以读出该凸透镜的焦距是41.0厘米-30.0厘米=11.0厘米．
（2）无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，可能是物距小于焦距，凸透镜成虚像，不能成在光屏上；也可能是烛焰、凸透镜和光屏三者中心不在同一高度，像无法成在光屏上；或烛焰在焦点上，不能成像；
（3）把烛焰放在距凸透镜16cm处，即物距为16cm，因焦距为11.0cm，f＜u＜2f，成倒立放大的实像，投影仪是利用这一成像规律工作的；
如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，根据“物远（物距变大）像近（像距变小）像变小”，所以光屏应向靠近光屏的方向移动；
（4）凸透镜成倒立的实像，像与物体是上下颠倒的，因凸透镜是立体的，所以像不仅上下颠倒，而且左右也颠倒，甲上下颠倒后是C，再左右颠倒后是D．
故答案为：（1）11.0；
（2）物距小于焦距（或烛焰在焦点上）；烛焰、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度；
（3）放大；投影仪；靠近；
（4）D．

点评 本题进行凸透镜成像的实验探究，考查焦距的测量、不成像原因的分析、凸透镜成像规律的应用等知识，难度中等．