Question

【題目】在做研究“觀察凸透鏡成像規律”的實驗時，媛媛同學發現：實驗室的光具座總長只有90cm，而實驗桌上卻有兩個凸透鏡，規格如表所示，媛媛面臨的問題是：為了探究凸透鏡的成像規律，選用哪個透鏡較好？

序號	直徑	焦距
甲	5cm	30cm
乙	4cm	10cm

你認為，應該選用的透鏡是_____（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_____。

（1）為了測出凸透鏡的焦距，小明同學讓一束平行光正對凸透鏡照射，再把光屏放在它的另一側，移動光屏直到光屏上出現一個最小、最亮的光斑（如圖甲），由此可以測出凸透鏡的焦距為_____cm；

（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_____；

（3）小明在探究“凸透鏡成像的規律”時，將蠟燭、凸透鏡和光屏安裝在光具座上如丙圖所示，要使燭焰的像能成在光屏的中央，最合理的做法是_____；

（4）當燭焰、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、_____的實像（填寫像的性質），_____（填光學儀器名稱）就是利用這一成像規律工作的；

（5）如圖丁所示，保持透鏡位置不變，將蠟燭移到標尺45cm刻度線處，此時眼睛應在_____（填“燭焰”或“光屏”）的一側向透鏡方向才能觀察到燭焰的虛像。

Answer 1

【答案】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 10 2f＞u＞f 將光屏下移 放大 幻燈機 光屏

【解析】

分析表格中凸透鏡焦距數值，根據實驗所用的光具座上標尺的刻度范圍是“0~90cm”，可得出結論；

凸透鏡成像的規律，知道當物距處于大于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)根據平行于主光軸的光線經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)根據凸透鏡成像規律，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，

u<f，成正立、放大的虛像，物像在凸透鏡的同側；

(3)在做凸透鏡成像規律的實驗時，首先要調整光屏、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)根據告訴的物距和測定的焦距，利用凸透鏡成像的規律可確定成像的性質及應用；

(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。

[1][2]如果選擇甲透鏡，當“研究凸透鏡成像的規律”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)[3]將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在它的另一側，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現一個最小最亮的光斑；

如圖從光斑到凸透鏡的距離，即焦距

；

(2)[4]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，由凸透鏡成像規律可知，2f>u>f，成倒立、放大的實像；

(3)[5]根據圖示的光屏、凸透鏡、燭焰三者的位置關系可知，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)[6][7]把燭焰放在距凸透鏡

處時，凸透鏡的焦距是10cm，2f>u>f，成倒立、放大的實像，應用于幻燈機（或投影儀）；

(5)[8]透鏡位置不變，將蠟燭移到標尺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。