Question

小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，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．则该透镜的焦距为

10

cm．
（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）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中．

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

①表中实验序号2中像的性质为

倒立、缩小的实像

，生活中的

照相机

就是利用此规律制成的．比较实验序号1和4，实验序号4中像距为

30

cm，由此可知在物屏距离不变的情况下移动凸透镜光屏上可得

2

次像．此现象说明凸透镜成像时光路

可逆

．
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．实验中像呈在光屏的正上方不便观察，要想将像移至光屏中央，如果只移动蜡烛，则应该将蜡烛向

上

（选填“上”或“下”）移动．

Answer 1

分析：（1）根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．
（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央位置．
（3）①凸透镜成像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机．
光的折射中，光路是可逆的．根据光路可逆判断像距，判断成像情况．
②光屏上能承接实像，不能承接虚像；凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像增大．
根据光线过光心不改变方向判断蜡烛的移动情况．

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，所以凸透镜的焦距是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，像可以成在光屏的中央位置．
（3）①实验序号2，u=25cm，凸透镜的焦距是10cm，u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机．
光的折射中，光路是可逆的，u=30cm，v=15cm，所以当u=15cm，v=30cm，所以当物屏距离不变的情况下移动凸透镜光屏上可得2次像．由此可以推断光路是可逆的．故表格填写如下：

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

②光屏上能承接到的像是实像，凸透镜成实像时，物距减小，像距变大．当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向远离凸透镜的方向移动．
实验中像呈在光屏的正上方不便观察，根据光线过光心不改变方向，所以要想将像移至光屏中央，可以使蜡烛向下移动，或使凸透镜向下移动，或使光屏向上移动．
故答案为：（1）10；（2）同一高度；（3）如上表；①倒立、缩小的实像；照相机；30；2；可逆；②远离；上．

点评：（1）光的反射和折射中光路都是可逆的．
（2）根据光线过光心不改变方向是判断蜡烛、凸透镜、光屏移动的最佳方法．
（3）凸透镜成像的几种情况是凸透镜成像习题在重要依据，一定要熟练掌握．