Question

5．小明想探究凸透鏡成像規(guī)律．現(xiàn)有兩個凸透鏡，焦距分別為10cm和20cm．

（1）實驗前要調(diào)整凸透鏡、光屏和燭焰，使光屏中心和燭焰中心位于凸透鏡的主光軸上．
（2）小明將其中一塊凸透鏡放在光具座上，當燭焰、透鏡及光屏的位置如上圖所示時，恰能在光屏上得到一個清晰的像，則他選擇的凸透鏡的焦距為10cm；
（3）小明將蠟燭和光屏的位置對換，發(fā)現(xiàn)在光屏上仍能成一清晰的像，此時像的性質(zhì)是倒立、放大（選填“放大”或“縮小”）的實像；
（4）接著，不改變各元件的位置，小明換了另一塊凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏的位置，此時不能（選填“能”或“不能”）在光屏上找到燭焰的像．
（5）當燭焰通過凸透鏡在光屏上成一實像時，如果透鏡上落上一只小蟲，則光屏上所成的像完整（選填“完整”或“不完整”），在屏上不能（選填“能”或“不能”）看到小蟲的像．
（6）為了便于觀察實驗現(xiàn)象，實驗的環(huán)境應(yīng)該較暗（選填“較亮”或“較暗”）為好．

Answer 1

分析 （1）探究凸透鏡成像規(guī)律時，先安放好儀器，為讓像在光屏中間在呈現(xiàn)，須調(diào)整凸透鏡、光屏和燭焰的高度，使它們的中心在同一高度．
（2）據(jù)圖看出物距和像距的關(guān)系，再據(jù)兩個凸透鏡的焦距分析判斷即可．
（3）由圖知，蠟燭處于2倍焦距之外，在透鏡的另一側(cè)的光屏上得到清晰縮小的像，在光的折射中，光路是可逆的，分析若將蠟燭與光屏的位置對調(diào)，光屏上像的性質(zhì)．
（4）若物體處于凸透鏡的1倍焦距以內(nèi)，在光屏上不能成像，通過凸透鏡能看到一個正立、放大的虛像．
（5 ）凸透鏡成像屬于光的折射現(xiàn)象，物體發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會聚在凸透鏡另一側(cè)的光屏上，形成物體的實像；如果凸透鏡的口徑大，透過的光多，像就亮；口徑小，透過的光少，像就暗．
（6）凸透鏡成像時，前后光線相差越大，實驗效果越明顯，蠟燭的像越明顯．

解答 解：（1）在探究凸透鏡成像規(guī)律時，須調(diào)整凸透鏡、光屏和燭焰，使光屏中心和燭焰中心位于凸透鏡的主光軸上，使所形成的像能呈現(xiàn)在光屏中心．
（2）此時通過凸透鏡在光屏上能成一個實像，據(jù)圖能看出，此時在光屏上成一個倒立縮小的實像，所以此時物體在2倍焦距以外，即u=30cm＞2f，即15cm＞f，已知兩個凸透鏡的焦距分別為10cm和20cm，所以小明選擇的凸透鏡的焦距為10cm．
（3）由圖知，蠟燭原來處于2倍焦距之外，在透鏡的另一側(cè)的光屏上得到清晰縮小的像，這個像是實像；在光的折射中，光路是可逆的，當把蠟燭放在光屏位置，光屏放在原來蠟燭的位置，即此時物體處于1倍焦距和2倍焦距之間，據(jù)光路的可逆性可知，此時成倒立、放大的實像．
（4）在（3）中的物距為65cm-50cm=15cm，不改變各元件的位置，物距仍然為15cm，小明換了另一塊焦距為20cm的凸透鏡時，此時蠟燭處于1倍焦距以內(nèi)，故光屏上不能成像．
（5）凸透鏡成實像時，所有透過透鏡的光會聚到光屏上成像，小蟲落在透鏡上后，整個物體發(fā)出的光雖有一小部分被擋住，但總會有一部分光通過凸透鏡而會聚成像，因此，像與原來相同，即光屏上所成的像仍然是完整的；由于小蟲到透鏡的距離小于1倍焦距，故在屏上不能看到小蟲的像．
（6）為使實驗現(xiàn)象更加明顯，實驗環(huán)境應(yīng)該比較暗，這樣蠟燭的像會更加清晰．
故答案為：
（1）凸透鏡的主光軸上；（2）10；（3）放大；（4）不能；（5）完整；不能；（6）較暗．

點評 本題考查凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用，光經(jīng)過透鏡折射后會聚成像，擋住一部分光不會影響所成的像，只是亮度變暗；此實驗現(xiàn)象可以讓學生做實驗時動手操作一下，觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生，感性認識印象會更深．