Question

4．小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規(guī)律，進行了如下操作并得到了相關(guān)結(jié)論．

請你將空缺部分補充完整．
（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖1所示的光路圖．則該透鏡的焦距為10cm．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度．
（3）按要求進行觀察和測量，并將觀測情況記錄在表中．

實驗序號	物距u/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30	15	倒立、縮小的實像
2	25	16.7
3	20	20	倒立、等大的實像
4	15		倒立、放大的實像
5	5	--	正立、放大的虛像

①上表中實驗序號2中像的性質(zhì)為倒立、縮小的實像，實驗序號4中像距大于20cm．（后一空選填“大于”或“小于”）
②當(dāng)燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向遠離（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動．
（4）為滿足教學(xué)需要，張老師自制了一個“平行光源”．如圖2所示，在一個用開有細縫的紙罩扎住的圓筒里安有凸透鏡和可前后移動的燈泡，調(diào)節(jié)燈泡，當(dāng)燈泡的燈絲處在凸透鏡的焦點的位置時，從細縫中射出的光才會是平行光．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)凸透鏡焦點和焦距的定義進行判斷．
（2）實驗前必須將燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度上，目的是為了使像成在光屏的中心．
（3）①u＞2f，成倒立、縮小的實像；
根據(jù)光路具有可逆性和表中數(shù)據(jù)分析實驗序號4中像距的大小；
②凸透鏡成實像時，物距增大，像距減小，像變小．
（4）由于平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡后必過凸透鏡的焦點，依據(jù)光的可逆性光自焦點射向凸透鏡折射出的光線必與主光軸平行．

解答 解：（1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，該點為焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（3）①此時物距為25cm＞2f=20cm，因此所成的像是倒立、縮小的實像；
根據(jù)表中序號4的數(shù)據(jù)可知，物距為15cm，而序號1中的像距為15cm，由于光路具有可逆性因此，序號4中的像距等于序號2中的物距30cm，因此實驗序號4中的像距大于20cm；
②因成實像時，物距越小，像距越大，實像越大，此時物距變小，則像距變大，因此光屏應(yīng)向遠離透鏡的方向移動．
（4）由凸透鏡的光學(xué)特點可知，過焦點射向凸透鏡的光線，折射光線平行于主光軸．
故答案為：（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立、縮小的實像；大于； ②遠離；（4）焦點．

點評 此題考查了對凸透鏡成像規(guī)律的理解以及光路的可逆性，首先要熟練掌握凸透鏡成像的規(guī)律，同時注意其應(yīng)用．