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【题目】小明想探究凸透镜成像规律。现有两个凸透镜,焦距分别为10cm和20cm。

(1)小明将其中一块凸透镜放在光具座上,当烛焰、凸透镜及光屏的位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像,则他选择的凸透镜的焦距为_____cm。

(2)小明将蜡烛和光屏的位置对换,发现在光屏上仍能成一清晰的像,此时像的性质是倒立、_____(选填“放大”或“缩小”)的实像。

(3)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时,如果透镜上落上一只小虫,则光屏上所成的像的亮度将_____(选填“变亮”或“变暗”或“不变”)。

(4)为了便于观察实验现象,实验的环境应该_____(选填“较亮”或“较暗”)为好。

【答案】10 放大 变暗 较暗

【解析】

(1)据图看出物距和像距的关系,再据两个凸透镜的焦距分析判断即可。

(2)由图知,蜡烛处于2倍焦距之外,在透镜的另一侧的光屏上得到清晰缩小的像,在光的折射中,光路是可逆的,分析若将蜡烛与光屏的位置对调,光屏上像的性质。

(3)凸透镜成像属于光的折射现象,物体发出的光线经凸透镜折射后,会聚在凸透镜另一侧的光屏上,形成物体的实像;如果凸透镜的口径大,透过的光多,像就亮;口径小,透过的光少,像就暗。

(4)透镜成像时,在较暗的环境中,实验效果越明显,蜡烛的像越明显。

(1)此时通过凸透镜在光屏上能成一个实像,据图能看出,此时在光屏上成一个倒立缩小的实像,所以此时物体在2倍焦距以外,即u=30cm>2f,即15cm>f,已知两个凸透镜的焦距分别为10cm和20cm,所以小明选择的凸透镜的焦距为10cm。

(2)由图知,蜡烛原来处于2倍焦距之外,在透镜的另一侧的光屏上得到清晰缩小的像,这个像是实像;在光的折射中,光路是可逆的,当把蜡烛放在光屏位置,光屏放在原来蜡烛的位置,即此时物体处于1倍焦距和2倍焦距之间,据光路的可逆性可知,此时成倒立、放大的实像。

(3)凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,小虫落在透镜上后,整个物体发出的光虽有一小部分被挡住,但仍有大部分光通过凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,大小不变;由于透镜的一小部分被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了,故亮度会变暗。

(4)为使实验现象更加明显,实验应该在比较暗的环境中进行,这样成的蜡烛的像更加清晰,便于观察。

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