Question

探究凸透镜成像规律的实验中：
（1）王聪同学先将凸透镜正对着太阳光，调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点，如图1所示，这一操作的目的是________；
（2）将凸透镜、蜡烛和光屏放在光具座上进行实验时，王聪点燃蜡烛，沿光具座移动光屏，发现光屏上的像不完整（如图2所示），原因是________．
（3）问题解决后，王聪经过规范操作，测量准确，实验记录如下表：

序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	30.00	10.91	a
2	16.00	16.00	倒立，等大，实像
3	12.00	24.00	b
4	6	/	正立、放大、虚像

①根据上表信息可知凸透镜的焦距f=________cm；
②表格中有几项内容漏写了，请你帮助填补：a________；b________；
③在第4次实验时，所成的像是虚像，无论怎样移动光屏，光屏上始终得不到像．为了观察到此时的像，眼睛和蜡烛应该在凸透镜的________（“同”或“异”）侧．
（4）小雪小组做此实验时，对实验装置进行了改进，他们不用蜡烛，而用由几个发光二极管做成“F”字样的发光体进行实验（如图3所示），你认为其好处是________．（写出一点即可）

Answer 1

解：（1）将凸透镜正对着太阳光，平行光线平行于主光轴，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．所以这一操作的目的是测量凸透镜的焦距．
（2）实验过程中，像不能呈现在光屏的中心，是因为烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度．
（3）①物距u=f=16cm，成倒立、等大的实像，所以凸透镜的焦距f=8cm．
②a：物距u=30cm，u＞2f，成倒立、缩小的实像．
b：物距u=12cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．
③物距u=6cm，u＜f，成正立、放大的虚像．物像在凸透镜的同侧，所以眼睛要在光屏一侧，经凸透镜观察蜡烛，所以眼睛和蜡烛在凸透镜的异侧．
（4）用由几个发光二极管做成“F”字样的发光体进行实验，可以增加物体的亮度，使成像更清晰，便于观察凸透镜成像的性质；实验过程中物体不会变短，不必再调节物体、凸透镜、光屏中心的高度；所成的像不会晃动，更加稳定；二极管使用起来更安全、环保．
故答案为：（1）测量凸透镜的焦距；（2）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度；（3）①8；②倒立，缩小，实像；倒立，放大，实像；③异；（4）可以增加物体的亮度，使成像更清晰（答案不唯一）．
分析：（1）首先确定凸透镜的焦点，然后测量凸透镜的焦距．
（2）当烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度时，像不能成在光屏的中心．
（3）①凸透镜成像时，u=2f，成倒立、等大的实像，v=2f，利用物距和焦距的关系求凸透镜的焦距．
②比较物距和焦距的关系，判断凸透镜成像的性质．
③凸透镜成像时，u＜f，成正立、放大的虚像，物像在凸透镜的同侧．
（4）用由几个发光二极管做成“F”字样的发光体进行实验，物体越亮，物体的像会更清晰，便于观察像的性质；实验过程中物体的大小不变，不必再调节物体、凸透镜、光屏的高度；物体不晃动，便于比较物像的大小关系；从环保角度分析等．
点评：（1）阳光测焦距法，实验中经常出现，要从图示上读出凸透镜焦距的大小．
（2）无论平面镜成像，还是凸透镜成像实验中，物体越亮，物体的像越清晰．
（3）掌握凸透镜成像的几种情况：
u＞2f，成倒立、缩小的实像．
u=2f，成倒立、等大的实像．
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．
u＜f，成正立、放大的虚像．