Question

10．小明做“探究凸透镜成像规律”的实验．

（1）区分凸透镜与凹透镜的一种方法是：利用透镜观察书本上的字（在透镜焦距以内），看到正立缩小的像为凹透镜，看到正立放大的像为凸透镜．
（2）如图1，把凸透镜正对太阳光，再把一张纸放在另一侧，调整凸透镜和纸的距离，纸上出现一个最小最亮的光斑，用刻度尺测得此光斑到凸透镜光心的距离为10cm．
（3）将“F”图案的光源、凸透镜、光屏依次放在水平光具座上，让光源发光，发现光屏上成像如图2，你认为造成这种现象的原因是：光源、凸透镜的光心和光屏的中心没有调到同一高度．
（4）解决上述问题后，移动“F”光源和凸透镜的位置如图3，则此时的物距为15.0cm，移动光屏恰好得到一个清晰的像，请详细描述这个像的特点：倒立、放大的实像，用此规律可以制作投影仪．（选填“放大镜”、“照相机”、“投影仪”）
（5）不改变光源和透镜的位置，换一个焦距5cm 的凸透镜，此时要使光屏透镜靠近（选填“靠近”、“远离”），才能得到一个清晰的像，“F”光源的图案如图4，此时在光屏上接收到的像是图5中的哪一个？C．

Answer 1

分析 （1）凸透镜能作为放大镜使用成放大的像、凹透镜成缩小的像；
（2）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可；
（3）做凸透镜成像实验时，首先是使焰心、凸透镜的光心及光屏的中心在同一高度上，目的是使像在光屏的中心；
（4）根据图3，确定物距的大小；投影仪是根据当物距处于焦距和2倍焦距之间时，凸透镜成倒立放大实像的原理制成；
（5）根据凸透镜成实像时，物远像近像变小来确定调节光屏的方法．

解答 解：
（1）能作为放大镜使用的是凸透镜．用不同的透镜靠近书上字的观察，如果字被放大了，则该透镜是凸透镜，即看到的是字正立、放大的虚像，如果字被缩小了，则该透镜是凹透镜；
（2）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点．所以把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑．这个光斑便为焦点．测出光斑到凸透镜的距离，便是焦距；
（3）根据图可知，像在光屏的上方，原因是没让光源、凸透镜的光心及光屏的中心在同一高度上，为了把像成在光屏的中央，可以将光源向上移动或透镜向下移动或光屏向上移动；
（4）由图可知，此时的物距u=15.0cm时，此时2f＞u＞f，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、放大的实像，投影仪是根据这个原理制成的；
（5）当改用焦距为5cm的凸透镜，不改变凸透镜和光源的位置，则相当于增大了物距，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，要在光屏上成清晰的像，此时要使光屏靠近透镜，才能得到一个清晰的像；此时u=2f，所以成倒立缩小的实像，故C正确．
故答案为：（1）正立、放大；（2）最小最亮；（3）光源、凸透镜的光心和光屏的中心没有调到同一高度；（4）15.0；倒立、放大的实像；投影仪；（5）靠近；C．

点评 此题探究了凸透镜成像的规律，考查了学生对实验操作的要求．一定要注意实验前的调整工作．为使像成在光屏的中央，应使凸透镜、烛焰、光屏的中心大致在同一高度处．同时考查了凸透镜成像的规律，要熟记规律，特别注意成像特点与物距之间的关系．同时考查了凹透镜对光线的发散作用．