Question

4．在学完凸透镜成像规律后，小亮选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点做了进一步探究（如图所示）

（1）为测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，需调节光屏位置直到在屏上得到一个最小、最亮的光斑．图甲是调节完成的状态，该透镜的焦距f=10.0cm；
（2）小亮按图乙组装好实验装置．在只移动透镜的情况下，他发现都不能在光屏上成清晰的像．由此，你猜想造成上述现象的原因是蜡烛和光屏间距离较小；
（3）当蜡烛在光具座上A处时，光屏在B处的光屏上成一清晰的像，如图所示，现将蜡烛从A处向左移动距离s到C，为再次成清晰的像，则他应将光屏向左（填“左”或“右”）移动，移动距离s′＞s（选填“＞”、“＜”或“=”），这次成倒立放大的实像．（填像的特点）．

Answer 1

分析 （1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点．焦点到光心的距离是凸透镜的焦距．
（2）根据凸透镜成像规律中像距和物距的关系，当u=2f，成倒立、等大的实像，此时v=2f；
（3）根据凸透镜成像规律中像距和物距的关系可确定像的性质；凸透镜成像时，物距增大，像距减小；当由A处向左移动时，由于物体向2f处靠近，所以物像之距在减小．二者变化的幅度不相等，由此可得出s′与s的关系．

解答 解：（1）让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，这点是凸透镜的焦点，由图1可知：焦点到光心的距离是25.0cm-15.0cm=10.0cm，所以凸透镜的焦距是10.0cm．
（2）由图乙可知，此时u=2f，在只移动透镜的情况下，当物距u=2f，成倒立、等大的实像，此时v=2f，但光屏的位置就不符合v=2f；
当2f＞u＞f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f，同样光屏的位置也不符合v＞2f；因此都不能在光屏上成清晰的像．要想在光屏上得到像，就得将光屏远离透镜，因此造成都不能在光屏上成清晰的像的原因是蜡烛和光屏间距离较小．
（3）由图丙可知，凸透镜位置不变，蜡烛向左移动，物距增大，像距减小，光屏向左移动才能接到清晰的像．当由A处向左移动时，由于物体向2f处靠近，所以物像之距在减小，因为物体向左移动，像也向左移动，像距变化大于物距变化，所以物体移动的距离s小于像移动的距离s′．此时，蜡烛在一倍焦距和二倍焦距之间，由凸透镜成像规律可知，在光屏上成一清晰的像，所成像为倒立、放大的实像；
故答案为：（1）最小、最亮的光斑；10.0；（2）蜡烛和光屏间距离较小；（3）左；＞；倒立、放大．

点评 此题主要探究凸透镜成像的规律，一定要掌握物体、像、物距、像距之间的大小关系，并做到举一反三．