Question

6．在做研究“觀察凸透鏡成像規(guī)律”的實驗時，媛媛同學(xué)發(fā)現(xiàn)：實驗室的光具座總長只有90cm，而實驗桌上卻有兩個凸透鏡，規(guī)格如表所示，媛媛面臨的問題是：為了探究凸透鏡的成像規(guī)律，選用哪個透鏡較好？

序號	直徑	焦距
甲	5cm	30cm
乙	4cm	10cm

你認(rèn)為，應(yīng)該選用的透鏡是乙（選填“甲”或“乙”）；如果選用另一透鏡，在實驗過程中將會遇到的問題是所成的像位置會超出光具座的范圍，在光屏上不能看到清晰的像．
（1）為了測出凸透鏡的焦距，小明同學(xué)讓一束平行光正對凸透鏡照射，再把光屏放在它的另一側(cè)，移動光屏直到光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑（如圖甲），由此可以測出凸透鏡的焦距為10cm．
（2）在實驗時，小明用該凸透鏡觀察小紅的眼睛，看到小紅的眼睛如圖乙（a）所示，則物距滿足的條件是2f＞u＞f．
（3）小明在探究“凸透鏡成像的規(guī)律”時，將蠟燭、凸透鏡和光屏安裝在光具座上如丙圖所示，要使?fàn)T焰的像能成在光屏的中央，最合理的做法是將光屏下移．
（4）當(dāng)燭焰、凸透鏡、光屏處于如圖丁所示的位置時，恰能在光屏上得到一個清晰的倒立、放大的實像（填寫像的性質(zhì)），幻燈機(jī)（填光學(xué)儀器名稱）就是利用這一成像規(guī)律工作的．
（5）如圖丁所示，保持透鏡位置不變，將蠟燭移到標(biāo)尺45cm刻度線處，此時眼睛應(yīng)在光屏（填“燭焰”或“光屏”）的一側(cè)向透鏡方向才能觀察到燭焰的虛像．

Answer 1

分析 要解決此題，需要認(rèn)真分析表格中凸透鏡焦距數(shù)值，根據(jù)實驗所用的光具座上標(biāo)尺的刻度范圍是“0～90cm”，可得出結(jié)論；
凸透鏡成像的規(guī)律，知道當(dāng)物距處于大于2倍焦距之間時，凸透鏡成倒立、縮小的實像，此時像距在一倍焦距和二倍焦距之間．
（1）根據(jù)平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚于焦點，焦點到凸透鏡的距離為焦距，讓平行光射到凸透鏡上，調(diào)出最小最亮的光斑為凸透鏡的焦點，亮斑到凸透鏡的距離為焦距；
（2）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，u＞2f，成倒立、縮小的實像．
2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，物像在凸透鏡的異側(cè)．
u＜f，成正立、放大的虛像，物像在凸透鏡的同側(cè)來解答此題．
（3）在做凸透鏡成像規(guī)律的實驗時，首先要調(diào)整光屏凸透鏡燭焰的中心在同一高度上，這樣做的目的是使像成在光屏的中心；
（4）根據(jù)告訴的物距和測定的焦距，利用凸透鏡成像的規(guī)律可確定成像的性質(zhì)及應(yīng)用．
（5）只有通過透鏡的光線射入人眼，人眼才會看到燭焰的像，要觀察虛像，眼睛也要在光屏一側(cè)．

解答 解：如果選擇甲透鏡，當(dāng)“研究凸透鏡成像的規(guī)律”中的u＞2f時，即物距大于60cm，此時f＜v＜2f，即像距大于30cm小于60cm，而實驗所用的光具座上標(biāo)尺的刻度范圍是“0～90cm”，所成的像位置會超出光具座的范圍，在光屏上不能看到清晰的像．所以不能選甲透鏡，只能選擇乙透鏡．
（1）將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在它的另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑；
如圖從光斑到凸透鏡的距離為40cm-30cm=10cm，即為焦距．
（2）如圖，因為圖a的情形是倒立放大的實像，所以要看到如圖a的情形，由凸透鏡成像規(guī)律可知，2f＞u＞f，成倒立、放大的實像；
（3）根據(jù)圖示的光屏、凸透鏡、燭焰三者的位置關(guān)系可知，蠟燭的中心高于凸透鏡、燭焰的中心，要使像成在光屏的中心，就要使將光屏下移，使三者的中心在同一高度上．
（4）把燭焰放在距凸透鏡50cm-35cm=15cm處時，凸透鏡的焦距是10cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，應(yīng)用于幻燈機(jī)（或投影儀）．
（5）透鏡位置不變，將蠟燭移到標(biāo)尺45cm處，此時物距小于焦距，成正立放大的虛像．只有通過透鏡的光線射入人眼，人眼才會看到燭焰的像，要觀察虛像，眼睛也要在光屏一側(cè)．
故答案為：乙；所成的像位置會超出光具座的范圍，在光屏上不能看到清晰的像；（1）10；（2）2f＞u＞f；（3）將光屏下移；（4）放大；幻燈機(jī)；（5）光屏．

點評 此題是探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗，考查了對實驗器材的調(diào)整、凸透鏡成像的規(guī)律及對倒立實像的理解，應(yīng)注意掌握基礎(chǔ)知識，做到靈活應(yīng)用．