Question

18．小李与小王同学在探究凸透镜成像规律时，他们在老师的引导下，选取了一个焦距为10cm的凸透镜A．

（1）实验时，他们首先将凸透镜A固定在光具座50cm处，且保持位置不变；再将蜡烛点燃后安放在光具座最左侧（图甲“1”处），光屏安放在光具座右侧，然后在光具座上无论怎样移动光屏，在光屏上总是得不到像，其原因可能是烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度．
（2）调节后，在一次实验中将烛焰移到图甲“2”位置处时，在光屏上得到图甲中所示清晰的像．若把烛焰与光屏的位置对换后，在光屏上将观察到倒立、缩小、（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像．
（3）实验完毕后，他们想测量凸透镜B的焦距，于是将蜡烛换成平行光源，如图乙所示，他们将光屏先后放在如图乙“3”、“4”所示位置，在光屏上都观察到大小相等的光斑，则凸透镜B的焦距为30 cm．
（4）实验过程中，小王如果用纸板遮住透镜的下半部，则屏上的像的亮度变暗（选填“不变”、“变亮”或“变暗”），像仍（选填“仍”“不”）完整．

Answer 1

分析 （1）本题首先从实验器材的安装上考虑：若凸透镜成实像，器材安装必须能保证能呈现在光屏上；其次要考虑物距焦距关系，保证成实像，才能成像在光屏上．
（2）凸透镜成实像时，物距小于像距时，成倒立放大的实像．
凸透镜的位置不变，调换蜡烛和光屏的位置，根据光路是可逆的，在光屏上会得到倒立、缩小的实像．
（3）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，光线到达焦点后继续传播，光线变得发散一些，把光屏放在3点能得到一个光斑，放到4点能得到一个大小相同的光斑．也就是焦点到光屏3处光屏和到4处光屏的距离是相等的，可以求出凸透镜的焦距．
（4）实验中，用纸板遮住透镜的下半部，仍能成完整的像，只是像会变暗一些．

解答 解：（1）从实验装置上考虑：实验时若像很远，像距很大，光具座不够长，则光屏不会接收到像；蜡烛、透镜、光屏若不在同一高度上，所成的像有可能不能呈现在光屏上；
由图可知，在光屏上总是得不到像，其原因烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度．
（2）如图，光屏上能接到像，凸透镜成的是实像．物距小于像距，像是倒立、放大的实像．
凸透镜的位置不变，调换蜡烛和光屏的位置，根据光路是可逆的，在光屏上会得到倒立、缩小的实像．
（3）如图，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，光屏放在3处和放在4处会得到大小相同的光斑，焦点到左右光屏的距离相等，所以凸透镜的焦点在80cm处．凸透镜的焦距为：f=80cm-50cm=30cm．

（4）遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗．
故答案为：（1）烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度；（2）缩小；（3）30；（4）变暗；仍．

点评 此题的难点在于：凸透镜对光线有会聚作用，会聚后的光线继续向外传播，在焦点左右是对称的．学生容易忽略会聚后的光线传播．