Question

5．在學(xué)完凸透鏡成像規(guī)律后，小明選擇了一塊焦距未知的凸透鏡，對(duì)凸透鏡成像特點(diǎn)作了進(jìn)一步探究．

（1）為測(cè)量凸透鏡焦距，他讓一束平行光正對(duì)射向該透鏡，須調(diào)節(jié)光屏位置直到在屏上得到一個(gè)最亮最小的光斑．圖1是調(diào)節(jié)完成的狀態(tài)，該透鏡的焦距f=10cm；
（2）小明按照?qǐng)D2組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，在只移動(dòng)透鏡的情況下，他發(fā)現(xiàn)都不能在光屏上成清晰的像，由此，你猜想造成上述現(xiàn)象的原因是蠟燭和光屏間距離較�。�
（3）如圖3所示，蠟燭在光具座上A處時(shí)，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、放大的實(shí)像的實(shí)像．若把蠟燭從A處向左移動(dòng)距離s到C，為在光屏上再次成清晰的像，則他應(yīng)將光屏，則他應(yīng)將光屏向左（左或右）移動(dòng)，則s′大于s．（選填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）當(dāng)燭焰、凸透鏡位于如圖甲中刻度對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，光屏上得到一個(gè)清晰的像，該像是一個(gè)倒立、縮小（選填“放大”或“縮小”）的實(shí)像．此時(shí)所成的像與照相機(jī)所成的像性質(zhì)相同（填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）．
（5）對(duì)于焦距相同的凸透鏡，一個(gè)物距應(yīng)該對(duì)應(yīng)唯一的一個(gè)像距，但從各組匯報(bào)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，物距均為12.00cm時(shí)，有三個(gè)小組所測(cè)像距分別為23.00cm，24.00cm，26.00cm．若他們的數(shù)據(jù)差別不是因?yàn)殚L(zhǎng)度測(cè)量誤差導(dǎo)致的，你認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的操作原因是像沒調(diào)到最清晰的位置就進(jìn)行測(cè)量了．
（6）把圖甲中的凸透鏡看作眼睛的晶狀體，光屏看作視網(wǎng)膜．給“眼睛”戴上近視眼鏡，使?fàn)T焰在“視網(wǎng)膜”上成一清晰的像，如圖乙所示．若取下近視眼鏡，為使光屏上得到清晰的像，應(yīng)將光屏靠近（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）透鏡．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)．焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距．
（2）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系，當(dāng)u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f；
（3）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系可確定像的性質(zhì)；凸透鏡成像時(shí)，物距增大，像距減��；
凸透鏡成像時(shí)，當(dāng)物距等于2f，此時(shí)像距也為2f，物像之距最�。�當(dāng)由A處向左移動(dòng)時(shí)，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小．由此可得出s′與s的關(guān)系．
（4）當(dāng)u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)就是利用其原理制成．
（5）要知道確定像的位置．在實(shí)驗(yàn)中要移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的像為止．
（6）近視眼是晶狀體變厚，晶狀體對(duì)光線的會(huì)聚能力增強(qiáng)，使像成在視網(wǎng)膜的前方，戴凹透鏡使光線發(fā)散一些，使像呈在視網(wǎng)膜上．當(dāng)去掉凹透鏡，又恢復(fù)到原來的狀態(tài)，光屏向凸透鏡方向移動(dòng)．

解答 解：（1）讓一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后，在光屏上形成了一個(gè)最小、最亮的光斑，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，由圖1可知：焦點(diǎn)到光心的距離是25.00cm-15.00cm=10.00cm，所以凸透鏡的焦距是10.00cm．
（2）由圖2可知，此時(shí)u=2f，在只移動(dòng)透鏡的情況下，當(dāng)物距u=2f，成倒立、等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f，但光屏的位置就不符合v=2f；
當(dāng)2f＞u＞f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，此時(shí)v＞2f，同樣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，就得將光屏遠(yuǎn)離透鏡，因此造成都不能在光屏上成清晰的像的原因是蠟燭和光屏間距離較�。�
（3）由圖3可知，物距小于像距，由凸透鏡成像規(guī)律可知，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、放大的實(shí)像；凸透鏡位置不變，蠟燭向左移動(dòng)，物距增大，像距減小，光屏向左移動(dòng)才能接到清晰的像．當(dāng)物距等于2f，此時(shí)像距也為2f，物像之距最小．當(dāng)由A處向左移動(dòng)時(shí)，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小，因?yàn)槲矬w向左移動(dòng)，像也向左移動(dòng)，所以物體移動(dòng)的距離s小于像移動(dòng)的距離s′．
（4）蠟燭在15cm處，則此時(shí)物距為45cm-15cm=30cm，此時(shí)u＞2f，所以成倒立、縮小的實(shí)像，根據(jù)這個(gè)原理制成了照相機(jī)．
（5）像的位置應(yīng)該是像最清晰的位置．各小組的像距不同的原因，可能是有的小組光屏上的像不是最清晰的時(shí)候測(cè)量的．
（6）近視眼是由于晶狀體變厚，像呈在視網(wǎng)膜的前方．給“眼睛”戴上近視眼鏡，使光線發(fā)散一些，使?fàn)T焰在“視網(wǎng)膜”上成一清晰的像，
若取下近視眼鏡，又恢復(fù)到原來狀態(tài)，為使光屏上得到清晰的像，應(yīng)將光屏靠近透鏡．
故答案為：（1）最亮最�。�10；（2）蠟燭和光屏間距離較小；（3）倒立、放大的實(shí)像；左；大于；
（4）縮小；照相機(jī)；（5）像沒調(diào)到最清晰的位置就進(jìn)行測(cè)量了；（6）靠近．

點(diǎn)評(píng) 此題主要探究凸透鏡成像的規(guī)律，一定要掌握物體、像、物距、像距之間的大小關(guān)系，并做到舉一反三．