Question

5．如图1所示，在探究“凸透镜成像规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度．
下表是小华同学实验时记录的几组数据：

实验次数	物距u/cm	像距v/cm
1	30	15
2	20	20
3	15	30
4	5	/

（1）第4次实验时所成像的特点是正立、放大的虚像．
（2）当光屏上得到一个倒立缩小的实像时，保持透镜的位置不变，要使屏上的像变大些，应将蜡烛靠近透镜，将光屏远离透镜．（选填“靠近”或“远离”）
（3）第1次实验时，小华将一近视眼镜紧贴在凸透镜的前面，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向远离（选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动．
小明想继续探究想探究凸透镜成像规律．实验桌上有两个凸透镜，焦距分别为10cm和20cm．
（4）小明将其中一块凸透镜放在光具座上，当烛焰、透镜及光屏的位置如图2所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像，则他选择的凸透镜的焦距为10cm；
（5）小明将蜡烛和光屏的位置对换，发现在光屏上仍能成一清晰的像，此时像的性质是倒立、放大的实像；
（6）实验（5）中，不改变各元件的位置，小明换了另一块凸透镜，调节光屏的位置，此时不能（填“能”或“不能”）在光屏上找到烛焰的像，这是因为物距小于焦距，成虚像（或蜡烛在凸透镜的焦距以内、u＜f）．

Answer 1

分析 凸透镜成像的规律：
当物距大于2f时，成倒立、缩小的实像，像距处于f和2f之间，应用是照相机；
当物距等于2f时，成倒立、等大的实像，像距等于2f；
当物距处于f和2f之间时，成倒立、放大的实像，像距大于2f，应用是幻灯机或投影仪；
当物距小于f时，成正立、放大的虚像，应用是放大镜．
（1）由表格数据根据u=2f时的成像特点判断凸透镜的焦距，从而判断第4次成像特点；
（2）成实像时，物距越大，像距越小，成的像也越小；物距越小，像距越大，成的像也越大．由此分析解答像要变大时蜡烛和光屏的移动；
（3）近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，由此分析像距变化情况；
（4）根据物距大于2f时成倒立缩小的实像的特点判断焦距的大小；
（5）根据折射光路的可逆性及成像规律进行分析；
（6）首先判断能否成实像，若能够成实像判断像距是否够大．

解答 解：
（1）由表格第2次实验数据，u=v=20cm，满足u=2f成倒立、等大实像，所以f=$\frac{1}{2}$u=$\frac{1}{2}$×20cm=10cm，
由表格第4次数据，u=5cm＜f，根据凸透镜成像特点所成像为：正立、放大的虚像；
（2）光屏上得到一个倒立缩小的实像时，保持透镜的位置不变，要使屏上的像变大些，应减小物距，增大像距，即应将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜移动；
（3）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，如果此时把近视眼镜放在该凸透镜前，使原来会聚成像的光线推迟会聚，所以要想接到清晰的像，光屏要远离透镜；
（4）由图知，凸透镜成倒立缩小的实像，所以物距u=50cm-20cm=30cm＞2f，则f＜15cm，可知凸透镜的焦距为10cm的；
（5）此时凸透镜成倒立缩小的实像，物距大于2f，像距处于f和2f之间，根据折射光路的可逆性，若对换凸透镜和光屏的位置，光屏上仍可呈现清晰的像，此时物距处于f和2f之间，成倒立、放大的实像；
（6）此时物距为65cm-50cm=15cm，另一凸透镜的焦距为20cm，若换另一凸透镜，物距小于焦距，此时成虚像，所以不能在光屏上成像．
故答案为：（1）正立、放大的虚像；（2）靠近；远离；（3）远离；（4）10；（5）放大；（6）不能；物距小于焦距，成虚像（或蜡烛在凸透镜的焦距以内、u＜f ）．

点评 要解决有关凸透镜成像的问题，首先要掌握凸透镜成像特点与物距、像距的关系，并自己进行总结一些规律性的知识，例如通过像距和物距的大小关系来判断像和物体的大小关系，根据物近像远像变大的特点来判断像的变化及像距的变化等．