Question

18．在学完凸透镜成像规律后，小滨选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点作了进一步探究．

（1）为了测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，调节光屏位置直到光屏上得到一个最小最亮的光斑；
（2）小滨按照图（2）装好实验器材，只移动透镜的情况下，无论怎样调节都不能在光屏上成清晰的像，由此，他猜想造成上述现象的原因是蜡烛和光屏间距离较小；
（3）当蜡烛在光具座A处时，光屏在B处得到了烛焰清晰的像，如图（3）所示，现将蜡烛由A处向左移动s到C处，为再次在光屏上成清晰的像，则他应将光屏向左移动（选填“左”或“向”），移动距离s'＞s（选填“＜”“=”或“＞”）；这次成倒立放大的实像（填像的特点）．
（4）需佩戴凸透镜矫正的是远视眼，该眼的折光系统焦距大于（填“小于”“等于”或“大于”）正常眼的焦距．

Answer 1

分析 （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．
（2）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；
（3）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；
（4）近远视眼是由于像呈在视网膜的前方，应佩戴会聚透镜矫正．

解答 解：（1）让一束平行于凸透镜主光轴的光线射向凸透镜，调节光屏位置直到光屏上得到一个最小最亮的光斑，这点是凸透镜的焦点；
（2）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，即u+v≥4f，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．
（3）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，光屏应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．
当蜡烛由A处向左移动到C处时，像也向左移动，且蜡烛和像都向2f处靠近，结合下图可知，物体移动的距离s小于像移动的距离s′．

（4）远视眼是眼睛的晶状体会聚能力变弱，像呈在视网膜的后方，如果要让成像在视网膜上，需要将光线会聚一些，即佩戴凸透镜进行矫正；
结合前面分析可知，远视眼的折光系统焦距大于正常眼的焦距，则像成在视网膜的后方．
故答案为：（1）最小最亮的光斑；（2）蜡烛和光屏间距离较小；（3）左；＞；倒立放大；（4）远视；大于．

点评 此题主要探究凸透镜成像的规律，一定要掌握物体、像、物距、像距之间的大小关系，并做到举一反三．