Question

12．在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中．
（1）如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上．点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度，其目的是使像成在光屏的中央．
（2）当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、放大（放大/缩小）的实像，在此基础上，将蜡烛和光屏互换位置，此时烛焰在光屏上成清晰、倒立（倒立/正立）的缩小（放大/等大/缩小）的实像．
（3）在焰烛、透镜、光屏三者中心在同一高度的情况下，若固定蜡烛与透镜，无论怎么移动光屏，屏上不出现清晰像，原因可能是物距在一倍焦距以内；若固定透镜与光屏，无论怎么移动蜡烛，屏上不出现清晰像，原因可能是光屏在一倍焦距以内；若固定蜡烛与光屏，无论怎么移动透镜，屏上不出现清晰像，原因可能是蜡烛与光屏的距离小于4f．

Answer 1

分析 （1）在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度；
（2）当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像，当物距在二倍焦距和一倍焦距之间时，成倒立放大的实像；
（3）从实际角度考虑物距、焦距关系，蜡烛和光屏的距离关系等即可得出原因．

解答 解：（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，三者的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中央；
（2）已知凸透镜的焦距为10cm，当烛焰距凸透镜15cm时，此时的物距在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像，像距大于二倍焦距；在此基础上，将蜡烛和光屏互换位置，则此时的物距大于二倍焦距，烛焰在光屏上成清晰、倒立、缩小的实像；当烛焰距凸透镜20cm时，此时物距等于二倍焦距，此时成倒立、等大的实像；
（3）在烛焰、透镜、光屏三者中心在同一高度的情况下，若固定蜡烛与透镜，无论怎样移动光屏，光屏上不出现清晰像，原因可能是蜡烛放在了焦点以内，此时的物距小于焦距，成的是正立、放大的虚像，光屏无法接收虚像；若固定透镜和光屏，无论怎么移动蜡烛，光屏不出现清晰像，原因可能是光屏在1倍焦距以内造成的（成实像时光屏应在一倍焦距以外才能接收到像）．若固定蜡烛与光屏，无论怎么移动透镜，屏上不出现清晰像，则原因是蜡烛和光屏之间的距离太小，达不到成实像的条件，成实像时蜡烛与光屏的距离不能小于4f．
故答案为：（1）光屏的中央；（2）放大；倒立；缩小；（3）物距在一倍焦距以内（或u＜f即可）；光屏在一倍焦距以内；蜡烛与光屏的距离小于4f．

点评 凸透镜成像的三种情况和应用是凸透镜成像习题的重要依据，一定要熟练掌握．