Question

9．（1）如图1所示，光会聚于b点，在虚线区域内放甲透镜后，光会聚于主光轴MN上的c点；在虚线区域内换放乙透镜后，光会聚于主光轴MN上的a点．现在小明想进一步探究凸透镜成像的特点，他应选择图2乙（选填“甲”或“乙”）透镜．

小明选择好凸透镜后再光具座上进行实验：
（2）为测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，须调节光屏位置直到在屏上得到一个最小最亮的光斑．图2甲是调节完成的状态，该透镜的焦距f=10cm；
（3）小明按图2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；
（4）如图2丙所示，蜡烛在光具座上A处时，可在B处的光屏上成一清晰的像，所成像为倒立、放大的实像．若把蜡烛从A处向左移动距离s到C，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向左（选填“左”或“右”）移动，光屏移动的距离s′大于s（选填“大于”、“等于”或“小于”）．

Answer 1

分析 （1）根据图判断出甲乙对光线的作用，根据凸透镜和凹透镜对光线的作用进行判断．凸透镜有会聚光线的作用，凹透镜有发散光线的作用．
（2）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．
（3）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；
（4）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；
凸透镜成像时，当物距等于2f，此时像距也为2f，物像之距最小．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．由此可得出s′与s的关系．

解答 解：（1）由图知，若光沿直线传播会聚到b点，经过甲会聚到c点，说明甲对光线有发散作用，是凹透镜；经过乙会聚到a点，说明乙对光线有会聚作用，是凸透镜．所以应选择乙透镜．
（2）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2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．
（3）由图2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．
（4）由图3可知，物距小于像距，由凸透镜成像规律可知，可在B处的光屏上成一清晰的像，所成像为倒立、放大的实像；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．当物距等于2f，此时像距也为2f，物像之距最小．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，因为物体向左移动，像也向左移动，所以物体移动的距离s小于像移动的距离s′．
故答案为：（1）乙；（2）最小最亮；10；（3）蜡烛和光屏间距离较小；（4）倒立、放大；左；大于．

点评 此题是探究凸透镜成像的规律，解决此题的关键有二：①熟练掌握凸透镜成像的规律及应用；②根据已知条件判断出甲乙透镜的类型．