Question

19．在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗時：
（1）小明發(fā)現(xiàn)所用的凸透鏡A沒有標明焦距，于是他讓太陽光平行于主光軸照射在凸透鏡A上，在透鏡另一側F點得到一個最小的亮點，如圖1所示．試作出這一過程的光路圖．

（2）請用刻度尺量出凸透鏡A的焦距：f₁=4.20 cm．
（3）小明將該凸透鏡放在光具座上進行實驗，蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置如圖2所示，其中明顯還需要調整的是光屏的高度，這樣做的目的是：使像成在光屏的中央．調整后，在光屏上恰好得到一個清晰的蠟燭的像，此成像規(guī)律常應用在照相機（選填“放大鏡”、“照相機”或“幻燈機”）上；
（4）此時，小明把自己的近視眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間且靠近凸透鏡的位置，結果光屏上原來清晰的像變模糊了，若不改變蠟燭和凸透鏡的位置，應將光屏向遠離凸透鏡的方向移動 （填“遠離”或“靠近”），才能使蠟燭的像變清晰．此實驗說明近視眼配戴合適的近視眼鏡能矯正視力的原因是發(fā)散光線，使像成在視網膜上．
（5）保持蠟燭位置不變，小明又用焦距為f₂的凸透鏡B替換凸透鏡A，將凸透鏡B固定在光具座上40cm刻線處．通過移動光屏，在光屏上得到燭焰倒立、放大的像．由此現(xiàn)象可以判斷：凸透鏡A和凸透鏡B的焦距大小關系為f ₁＜f₂（選填“＞”或“＜”）．小明在移動光屏時，是向遠離（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動光屏的．

Answer 1

分析 （1）根據凸透鏡焦點的定義進行判斷：跟主光軸平行的光線經凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點．
（2）根據凸透鏡焦距定義進行判斷：光心到焦點的距離是凸透鏡的焦距．
（3）①探究凸透鏡成像的實驗時，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．
②根據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＞u＞f，成倒立、放大的實像．
u＜f，成正立、放大的虛像．
（4）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，光線將延遲會聚．
近視眼是晶狀體變厚，像成在視網膜的前方，配戴凹透鏡，凹透鏡對光線會發(fā)散作用，能把成在視網膜前的像成在視網膜上．
（5）凸透鏡成放大的實像，說明此物距處于f和2f之間，與（3）物距比較得出A、B焦距的大小關系；
根據像距的變化，判斷出光屏的移動方向．

解答 解：（1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后，會聚在焦點F上，如圖．

（2）焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，測量焦距大約是4.20cm．
（3）如圖，燭焰、凸透鏡、光屏的中心沒有在同一高度，像不會成在光屏的中央位置，所以要調整光屏的高度，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度處，像才能在光屏的中央位置．
凸透鏡A的焦距是4.20cm，蠟燭到凸透鏡的距離是u=40cm-28cm=12cm，u＞2f，成倒立、縮小的實像，照相機根據這個原理制成．
（4）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，使原來會聚在光屏上的像錯后會聚，所以光屏要遠離凸透鏡才能在光屏上得到清晰的像．
近視眼是晶狀體變厚，像成在視網膜的前方，配戴凹透鏡，是因為凹透鏡能發(fā)散光線，使像成在視網膜上；
（5）由（3）知，蠟燭到凸透鏡的距離在A的2倍焦距之外，換用B后，凸透鏡成倒立放大的像，說明蠟燭到凸透鏡的距離處于f和2f之間，則可知凸透鏡B的焦距大于A的焦距，即f₁＜f₂；凸透鏡成放大的像，則像距應大于物距，應將光屏遠離凸透鏡．
故答案為：（1）如上圖；（2）4.20；（3）光屏的高度；使像成在光屏的中央；照相機；（4）遠離；發(fā)散光線，使像成在視網膜上；（5）＜；遠離．

點評 （1）掌握近視眼和遠視眼的成因及矯正的方法．
（2）陽光測凸透鏡的焦距是常用的一種方法．
（3）凸透鏡成像的三種情況在凸透鏡成像習題中有廣泛的應用．