Question

3．陳明和張華同學(xué)合作，利用如圖1所示的光具座，探究凸透鏡成像的規(guī)律．光具座總長(zhǎng)100cm．用此光具座完成探究實(shí)驗(yàn)，凸透鏡的焦距最多不能大于25cm，

（1）光屏移至圖示位置時(shí)，獲得一清晰的像，與凸透鏡的焦距f相比較，此時(shí)物距u的范圍是大于二倍焦距，與此成像情況一致的光學(xué)器件有照相機(jī)．
（2）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間蠟燭變短，要使?fàn)T焰像仍然成在光屏的中心，應(yīng)將光屏向上移動(dòng)．
（3）張華在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)突發(fā)奇想，給已經(jīng)在光屏上成了清晰像的凸透鏡“戴”上自己的近視眼鏡，如圖2，此時(shí)光屏上的像不再清晰，為使光屏上的像重新變得清晰，在保持燭焰、眼鏡和透鏡位置不變的條件下，應(yīng)將光屏B
A  保持在原來(lái)位置  B．遠(yuǎn)離透鏡
C  靠近透鏡        D 靠近透鏡或遠(yuǎn)離透鏡都可以
（4）如圖3是王剛同學(xué)為了描述成像特點(diǎn)畫出的成像示意圖，A′B′為凸透鏡所成的虛像，試根據(jù)你的理解畫出成像物體AB此時(shí)的大概位置和大小．（其中OC=2f）

Answer 1

分析 知道像和物體間的最小距離為4f，故光具座的總長(zhǎng)大于4f；
（1）根據(jù)物距大于2f時(shí)，凸透鏡成倒立縮小實(shí)像的特點(diǎn)進(jìn)行分析，此時(shí)像距處于f和2f之間，像距小于物距；
（2）根據(jù)凸透鏡成倒立實(shí)像的特點(diǎn)，物體向下移動(dòng)，則像向上移動(dòng)；
（3）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，使原來(lái)會(huì)聚成像的光線推遲會(huì)聚，像遠(yuǎn)離凸透鏡，要用光屏接到清晰的像，判斷光屏的移動(dòng)方向．
（4）利用凸透鏡的兩條特殊光線：過(guò)光心的光線其傳播方向不變；過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射光線平行于主光軸；根據(jù)光路可逆和圖示作出物體的大致位置．

解答 解：凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像和物體間的最小距離為4f，實(shí)驗(yàn)中要確保屏上能得到清晰的實(shí)像，光具座的長(zhǎng)度應(yīng)大于4f，則4f＜100cm，可得f＜25cm；
（1）由圖知，此時(shí)像距小于物距，成的是倒立縮小的實(shí)像，所以物距u大于2f，照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的；
（2）凸透鏡成倒立的實(shí)像，蠟燭變短，相對(duì)于凸透鏡向下移動(dòng)，所以其像向上移動(dòng)，要使蠟燭的像仍然成在光屏的中心，應(yīng)該將光屏的向上移動(dòng)；
（3）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，使原來(lái)會(huì)聚成像的光線推遲會(huì)聚，像遠(yuǎn)離凸透鏡，要用光屏接到清晰的像，應(yīng)將光屏向右調(diào)節(jié)，才能使像變清晰，故選B．
（4）連接端點(diǎn)A′和O，連接端點(diǎn)A′和右邊的焦點(diǎn)F，作一條折射光線，交與凸透鏡與E點(diǎn)，過(guò)E點(diǎn)平行于主光軸入射光線，與A′O的交點(diǎn)為物體A點(diǎn)，最后從A點(diǎn)做主光軸的垂直線段AB，即為物體的位置．如圖

故答案為：（1）大于二倍焦距；照相機(jī)；（2）上；（3）B；（4）如上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題考查凸透鏡成像的規(guī)律，首先要掌握凸透鏡成像特點(diǎn)與物距、像距的關(guān)系，并自己進(jìn)行總結(jié)一些規(guī)律性的知識(shí)，例如通過(guò)像距和物距的大小關(guān)系來(lái)判斷像和物體的大小關(guān)系，根據(jù)物近像遠(yuǎn)像變大的特點(diǎn)來(lái)判斷像的變化及像距的變化等．