Question

19．八二班同學將蠟燭、凸透鏡和光屏從左向右依次放在光具座上準備做“探究凸透鏡成像 規(guī)律”的實驗：

（1）為了粗測該凸透鏡的焦距，上午第二課下課后，小明將凸透鏡與水平地面平行放置，調節(jié)凸透鏡到地面的距離，直至地面上出現(xiàn)一個最小的亮點，小明認為此點就是凸透鏡焦點的位置．旁邊的同學卻告訴他，這個亮點不是凸透鏡的焦點位置，其理由是凸透鏡沒有正對太陽光；
（2）改正錯誤并測出焦距后，小明點燃蠟燭，光屏上出現(xiàn)如圖甲所示的情形，則應將透鏡向下（上/下）調整，目的是使像能夠成在光屏中央；
（3）在燭焰、透鏡、光屏三者中心在同一高度的情況下：若固定光屏與透鏡，無論怎樣移動蠟燭，屏上都不出現(xiàn)清晰像，原因可能是物距在一倍焦距以內；若固定蠟燭與光屏，無論怎樣移動透鏡，屏上都不出現(xiàn)清晰像，原因可能是像距在一倍焦距以內；
（4）在實驗時，小明調皮地用焦距為10cm的凸透鏡直接觀察本組小紅的眼睛，看到小紅的眼睛如圖乙所示，看到圖A的情形，物距應該滿足的條件是B，看到圖B的情形，物距應該滿足的條件是A．
A．小于10cm                            B．大于10cm且小于20cm
C．等于20cm                            D．大于20cm
（5）另一組小王同學將他們的凸透鏡放在了小明這一組的蠟燭與凸透鏡（靠近凸透鏡）之間，小明發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了．為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動蠟燭和凸透鏡位置的前提下，小明應將光屏向左（左/右）移動．小明告訴驚訝的小王，其實這是某種視力缺陷矯正的一種方法，如圖丙四個選項中，能正確表示這種視力缺陷成像和矯正情況的是A．   
 A．①③B．①④C．②③D．②④
（6）小華在老師的指導和幫助下用9個紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實驗裝置如圖丁所示．同學們對小華使用的實驗裝置進行如下評價，其中錯誤的是D
A．與燭焰相比，實驗使用的光源不會晃動，光屏上所成的像比較穩(wěn)定
B．光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小
C．零刻度線刻在光具座標尺的中央，可直接測出物距和像距
D．若凸透鏡的焦距未知，則利用此實驗裝置不能測量凸透鏡的焦距．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光線會聚于一點，此點為凸透鏡的焦點．由焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測量薄透鏡的焦距時，可以測出從焦點到凸透鏡的距離即可；
（2）在實驗中，為使像能成在光屏的中心，應調整燭焰、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度；
（3）從實際角度考慮物距、焦距關系，蠟燭和光屏的距離關系等即可得出原因．
（4）根據(jù)凸透鏡成像的三種情況進行判斷：u＞2f，成倒立、縮小的實像，2f＞v＞f．2f＞u＞f，成倒立、放大的實像，v＞2f．u＜f，成正立、放大的虛像．
（5）根據(jù)凸透鏡對光線的作用和遠視眼的成因分析；
（6）在凸透鏡成像實驗中，燭焰的形狀會受風的影響，并且燭焰和像的大小關系不容易確定；實驗中用發(fā)光二極管做光源，這樣成的像比較穩(wěn)定，并便于比較像與物體的大��；像和物到凸透鏡的距離分別為像距和物距，若將凸透鏡放在0刻線處，可以從光具座直接讀出像距和物距的大��；測量焦距的方法：根據(jù)焦距的定義，讓平行光照射凸透鏡，會聚到焦點，由焦點到凸透鏡的距離就是焦距；根據(jù)物距等于2f時成等大的實像，當實像和物相等時，此時像距、物距都等于2倍焦距．

解答 解：（1）太陽光可以近似看為平行光源，將凸透鏡正對著太陽光，太陽光經(jīng)凸透鏡后將會聚在焦點．所以改變凸透鏡與地面間的距離，直到地面上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，這個光斑便為焦點．如果將凸透鏡與水平地面平行放置，此時凸透鏡沒有正對太陽光（太陽光沒有與凸透鏡的主光軸平行），所以這個亮點不是凸透鏡的焦點位置．
（2）調節(jié)凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心與燭焰中心大致在同一高度，其目的是使像成在光屏的中央；此時的像在光屏的上方，所以應將凸透鏡向下移動，才能使像呈在光屏的中央；
（3）在燭焰、透鏡、光屏三者中心在同一高度的情況下，若固定蠟燭與透鏡，無論怎樣移動光屏，光屏上不出現(xiàn)清晰像，原因可能是蠟燭放在了焦點以內，此時的物距小于焦距，成的是正立、放大的虛像，光屏無法接收虛像；若固定透鏡和光屏，無論怎么移動蠟燭，光屏不出現(xiàn)清晰像，原因可能是光屏在1倍焦距以內造成的（成實像時光屏應在一倍焦距以外才能接收到像）．
（4）如圖A，看到倒立、放大的實像，所以眼睛和凸透鏡之間的距離在一倍焦距和二倍焦距之間．如圖B，看到正立、放大的虛像，所以眼睛和凸透鏡之間的距離在一倍焦距以內．
（5）凸透鏡對光線具有會聚作用，小王同學將他們的凸透鏡放在了小明這一組的蠟燭與凸透鏡（靠近凸透鏡）之間，此時的像距會減�。辉诓灰苿酉灎T和凸透鏡位置的前提下，小明應將光屏向左移動；凸透鏡能會聚光線，所以像是呈現(xiàn)在了視網(wǎng)膜的后方，是遠視眼的成因，遠視眼鏡就是凸透鏡．
（6）解：A、發(fā)光二極管作為光源與燭焰相比，像更穩(wěn)定，所以A正確，不符合題意；
B、用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小，B說法正確，不符合題意；
C、零刻度線刻在光具座標尺的中央，這樣可以直接從光具座讀出測出物距和像距，C說法正確，不符合題意；
D、若凸透鏡的焦距未知，可調節(jié)物距及像距，當成等大的實像時，物距便等于2倍焦距，這樣可以測出凸透鏡的焦距，所以D說法錯誤，符合題意．
故選：D．
故答案為：（1）凸透鏡沒有正對太陽光；（2）下；光屏中央；（3）物距在一倍焦距以內；像距在一倍焦距以內；（4）B；A；（5）左；A；（6）D．

點評 凸透鏡成像的三種情況和應用是凸透鏡成像習題的重要依據(jù)，一定要熟練掌握．