Question

9．小明要探究“凸透镜成像规律”．选择的器材有凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、火柴．

（1）小明先将凸透镜正对着太阳光，调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点，如图1所示，这一操作的目的是测量凸透镜的焦距；
（2）将凸透镜、蜡烛和光屏放在光具座上进行实验时，某同学点燃蜡烛，沿光具座移动光屏，发现光屏上的像不完整（如图2所示），若调整凸透镜，接下来的操作是将凸透镜向下调整．
（3）问题解决后，小明经过规范操作，测量准确，实验记录如表：

序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	30.00	10.91	a
2	16.00	16.00	倒立，等大，实像
3	12.00	24.00	b
4	6.00	/	正立、放大、虚像

表格中有几项内容漏写了，请你帮助填补：a倒立，缩小，实像；b倒立，放大，实像；在第4次实验时，为了观察到此时的像，眼睛和蜡烛应该在凸透镜的异（“同”或“异”）侧．
（4）完成实验后，小明又拿一个近视眼镜放在蜡烛和透镜之间并调节光屏，使光屏上出现烛焰清晰的像（如图3所示），那么在拿走近视眼镜后，应该向靠近透镜方向移动光屏（选填“靠近”或“远离”），可再次得到清晰的像；
（5）小明将光源“F”放在距凸透镜在15cm处，其大小如图4所示，凸透镜固定在光具座上．如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像为C．

Answer 1

分析 （1）平行于凸透镜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；
（2）物体经过凸透镜成的是倒立的实像，若物体向下移动，则像向上移动；
（3）当物体在二倍焦距以外时，通过凸透镜成倒立、缩小的实像，实像在一倍焦距和二倍焦距之间；当物体在二倍焦距点时，通过凸透镜成倒立、等大的实像，像距等于物距；当物体在一倍焦距与二倍焦距之间时，通过凸透镜成倒立、放大的实像，实像在二倍焦距以外．
虚像与物体在凸透镜的同侧，应在另一侧透过凸透镜观察像；
（4）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，发散作用是使原来会聚成像的光线错后会聚．
（5）凸透镜成像时，像与物上下左右是互换的．

解答 解：
（1）在探究凸透镜成像规律的实验中，需要知道凸透镜的焦距．
太阳光在白纸上会聚成的最小、最亮的点，是凸透镜的焦点．测出焦点到凸透镜的距离，便为凸透镜的焦距．所以这样做是为了测量焦距；
（2）由图知，烛焰的像比较靠上，由于凸透镜成倒立的实像，此时应将烛焰相对于凸透镜向上移动，若移动凸透镜，应使其向下移动；
（3）由实验数据知：当u=v=16cm时，物体通过凸透镜成倒立等大的实像，此时物体位于二倍焦距处，所以凸透镜的焦距为f=$\frac{1}{2}$u=$\frac{1}{2}$×16cm=8cm；
已知f=8cm，当u=30cm＞2f时，成倒立、缩小的实像；
已知f=8cm，当2f＞u=12cm＞8cm时，成倒立放大的实像；
成虚像时，像和物体在凸透镜的同侧，所以此时眼睛和蜡烛应该在凸透镜的异侧；
（4）近视眼镜是凹透镜，戴上近视眼镜像成在视网膜上，凹透镜对光线有发散作用，取下凹透镜，光线会聚点向前移动．使光屏上重新得到清晰像，光屏靠近凸透镜．
（5）光源“F”放在15cm处，物距处于一倍和二倍焦距之间，成倒立放大的实像，用手捂住凸透镜的一部分，只能影响像的亮暗，不影响像的性质，在凸透镜成像时，像与物上下左右是互换的，所以若从光屏的左边来看的情况下，应是D图，若从最右边看光屏背面上所成的像是C．
故答案为：（1）测量凸透镜的焦距；（2）将凸透镜向下调整；（3）倒立，缩小，实像；倒立，放大，实像；异；（4）靠近；（5）C．

点评 本题是探究凸透镜成像规律的实验，考查了成像规律及实验中的有关问题及解决方法，在掌握基本知识的同时，应学习灵活运用．