Question

11．小明利用一未知焦距的凸透镜探究“凸透镜的成像规律”，进行了如下操作并得到了相关结论，请你将空缺部分补充完整．
（1）将一束平行光射向凸透镜，得到如图所示的光路图，则该透镜的焦距为10cm．
（2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按如图所示的方案进行实验和观察，并将观测情况记录如下

实验序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	30	15	倒立、缩小的实像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的实像
4	15		倒立、放大的实像
5	5		正立、放大的实像

①表中实验序号2中像的性质为倒立、缩小的实像，实验序号4中像距为30cm．
②当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向远离（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动．
③小书看完实验数据后，告诉小明表格填写有错误，你看出来了吗？改为：成正立、放大的虚像．

Answer 1

分析 （1）根据凸透镜的焦点和焦距定义进行判断．
（2）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①凸透镜成像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像．2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．在成像的过程中，光路是可逆的．
②凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像增大．
③u＜f，成正立、放大的虚像．

解答 解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10cm．
（2）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①凸透镜的焦距是10cm，实验序号2中物距为25cm，u＞2f，成倒立、缩小的实像，它在生活中的应用是照相机；
因为在凸透镜成像的过程中，光路是可逆的，因此，从实验序号1的物距与像距关系可以看出，实验序号4中，当物距为15cm时，其像距为30cm．
②根据凸透镜成像规律可知，当蜡烛从远处向透镜靠近时，物距减小，像距增大，光屏应远离凸透镜．
③小明表格填错误在第5次实验中，因为当u＜f，成正立、放大的虚像．
故答案为：（1）10；
（2）同一高度；
（3）①倒立、缩小的实像；30；②远离；③成正立、放大的虚像．

点评 凸透镜成像实验中，凸透镜的焦点、焦距、三种成像情况和应用，是凸透镜成像的重要知识点，一定要掌握．