Question

4．下面是小红和小华探究凸透镜成像规律的过程：
（1）在探究前，小红将三个凸透镜分别正对太阳光，调节凸透镜和光屏间的距离，使太阳光在光屏上汇聚一点，量得凸透镜到光屏的距离分别为48cm、15cm和4cm，小红选择了15cm的那个凸透镜进行实验，其他两个凸透镜则不在本实验中使用，你认为小红这样做有必要吗？
说出你的看法：有必要；当f=4cm时，凸透镜焦距太小，实验数据误差较大；当f=48cm时，物距和像距都较大，由于光具座的长度有限，无法完成实验．
（2）凸透镜和光屏都是有支架的，凸透镜中心离桌面的高度约6cm，光屏中心离桌面的高度约7cm，还有一个蜡烛台，用来固定蜡烛，小红将一个新买来的长蜡烛一下切成了两段，只把其中一段插在蜡烛台上．
你认为小红这样做有必要吗？说出你的看法：有必要；使蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度．
（3）为了使光屏能承接蜡烛的像，蜡烛、光屏、凸透镜，应按怎样的顺序摆放在桌上进行实验？蜡烛、凸透镜、光屏．
（4）当烛焰移动到离凸透镜的距离只有12cm时，光屏放在凸透镜的另一侧，不管怎样移动位置都承接不到实像，这时把光屏放在蜡烛的同侧是否有可能承接到蜡烛的像？物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，而光屏不能承接虚像．
（5）如果用眼睛来观察蜡烛的像，眼睛、蜡烛、凸透镜的位置可以怎样排列？蜡烛、凸透镜、光屏．

Answer 1

分析 （1）一般情况下光具座的长度是90cm．如果焦距太大，实验无法完成；如果焦距太小，实验数据误差大．
（2）（3）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，像才能成在光屏的中心．
（4）当u＜f时，成正立、放大的虚像，光屏不能承接虚像．
（5）物距小于一倍焦距时，成的是正立、放大的虚像，需通过凸透镜才能看到所成的像．

解答 解：（1）有必要；
一般情况下光具座的长度是90cm；当f=4cm时，凸透镜焦距太小，实验数据误差较大；当f=48cm时，物距和像距都较大，由于光具座的长度有限，无法完成实验；
（2）新买来的蜡烛较长，实验时将蜡烛切成了两段，这样可以使蜡烛、凸透镜、光屏在同一直线上，三者的中心在同一高度，像能呈在光屏的中央；
（3）凸透镜成实像时，像和物体在凸透镜的两侧，因此为了使光屏能承接蜡烛的像，需按蜡烛、凸透镜、光屏的顺序放置；
（4 ）已知凸透镜的焦距为15cm，当物距为12cm时，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，因此光屏无法承接；
（5）当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，此时像与物体在凸透镜的同侧，需通过凸透镜才能看到所成的像，因此需按蜡烛、凸透镜、光屏的顺序放置．
故答案为：（1）有必要；当f=4cm时，凸透镜焦距太小，实验数据误差较大；当f=48cm时，物距和像距都较大，由于光具座的长度有限，无法完成实验；
（2）有必要；使蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度；（3）蜡烛、凸透镜、光屏；（4）物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，而光屏不能承接虚像；（5）蜡烛、凸透镜、光屏．

点评 此题主要考查了凸透镜成像的规律及实验器材的选择与放置．一定要注意烛焰、光屏、凸透镜的高度要求，同时要熟练掌握凸透镜成像的规律，特别搞清像距与物距之间的关系．