Question

3．陈明和张华同学合作，利用如图1所示的光具座，探究凸透镜成像的规律．光具座总长100cm．用此光具座完成探究实验，凸透镜的焦距最多不能大于25cm，

（1）光屏移至图示位置时，获得一清晰的像，与凸透镜的焦距f相比较，此时物距u的范围是大于二倍焦距，与此成像情况一致的光学器件有照相机．
（2）实验一段时间蜡烛变短，要使烛焰像仍然成在光屏的中心，应将光屏向上移动．
（3）张华在做凸透镜成像的实验结束时突发奇想，给已经在光屏上成了清晰像的凸透镜“戴”上自己的近视眼镜，如图2，此时光屏上的像不再清晰，为使光屏上的像重新变得清晰，在保持烛焰、眼镜和透镜位置不变的条件下，应将光屏B
A  保持在原来位置  B．远离透镜
C  靠近透镜        D 靠近透镜或远离透镜都可以
（4）如图3是王刚同学为了描述成像特点画出的成像示意图，A′B′为凸透镜所成的虚像，试根据你的理解画出成像物体AB此时的大概位置和大小．（其中OC=2f）

Answer 1

分析 知道像和物体间的最小距离为4f，故光具座的总长大于4f；
（1）根据物距大于2f时，凸透镜成倒立缩小实像的特点进行分析，此时像距处于f和2f之间，像距小于物距；
（2）根据凸透镜成倒立实像的特点，物体向下移动，则像向上移动；
（3）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使原来会聚成像的光线推迟会聚，像远离凸透镜，要用光屏接到清晰的像，判断光屏的移动方向．
（4）利用凸透镜的两条特殊光线：过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；根据光路可逆和图示作出物体的大致位置．

解答 解：凸透镜成实像时，像和物体间的最小距离为4f，实验中要确保屏上能得到清晰的实像，光具座的长度应大于4f，则4f＜100cm，可得f＜25cm；
（1）由图知，此时像距小于物距，成的是倒立缩小的实像，所以物距u大于2f，照相机是根据这个原理制成的；
（2）凸透镜成倒立的实像，蜡烛变短，相对于凸透镜向下移动，所以其像向上移动，要使蜡烛的像仍然成在光屏的中心，应该将光屏的向上移动；
（3）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使原来会聚成像的光线推迟会聚，像远离凸透镜，要用光屏接到清晰的像，应将光屏向右调节，才能使像变清晰，故选B．
（4）连接端点A′和O，连接端点A′和右边的焦点F，作一条折射光线，交与凸透镜与E点，过E点平行于主光轴入射光线，与A′O的交点为物体A点，最后从A点做主光轴的垂直线段AB，即为物体的位置．如图

故答案为：（1）大于二倍焦距；照相机；（2）上；（3）B；（4）如上图．

点评 本题考查凸透镜成像的规律，首先要掌握凸透镜成像特点与物距、像距的关系，并自己进行总结一些规律性的知识，例如通过像距和物距的大小关系来判断像和物体的大小关系，根据物近像远像变大的特点来判断像的变化及像距的变化等．