Question

小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規律，進行了如下操作并得到了相關結論．請你將空缺部分補充完整．
（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖所示的光路．則該透鏡的焦距為

10

cm．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使燭焰、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下表中．

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

①表中實驗序號2中像的性質為

倒立、縮小的實像

，生活中的

照相機

就是利用此規律制成的．比較實驗序號1和4，實驗序號4中像距為

30

cm，由此可知在物屏距離不變的情況下移動凸透鏡光屏上可得

2

次像．此現象說明凸透鏡成像時光路

可逆

．
②當燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向

遠離

（選填“靠近”或“遠離”）透鏡的方向移動．實驗中像呈在光屏的正上方不便觀察，要想將像移至光屏中央，如果只移動蠟燭，則應該將蠟燭向

上

（選填“上”或“下”）移動．

Answer 1

分析：（1）根據凸透鏡焦點和焦距的定義進行判斷．
（2）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．
（3）①凸透鏡成像時，u＞2f，成倒立、縮小的實像，應用于照相機．
光的折射中，光路是可逆的．根據光路可逆判斷像距，判斷成像情況．
②光屏上能承接實像，不能承接虛像；凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像增大．
根據光線過光心不改變方向判斷蠟燭的移動情況．

解答：解：（1）平行于主光軸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，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）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使燭焰、透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度，像可以成在光屏的中央位置．
（3）①實驗序號2，u=25cm，凸透鏡的焦距是10cm，u＞2f，成倒立、縮小的實像，應用于照相機．
光的折射中，光路是可逆的，u=30cm，v=15cm，所以當u=15cm，v=30cm，所以當物屏距離不變的情況下移動凸透鏡光屏上可得2次像．由此可以推斷光路是可逆的．故表格填寫如下：

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

②光屏上能承接到的像是實像，凸透鏡成實像時，物距減小，像距變大．當燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向遠離凸透鏡的方向移動．
實驗中像呈在光屏的正上方不便觀察，根據光線過光心不改變方向，所以要想將像移至光屏中央，可以使蠟燭向下移動，或使凸透鏡向下移動，或使光屏向上移動．
故答案為：（1）10；（2）同一高度；（3）如上表；①倒立、縮小的實像；照相機；30；2；可逆；②遠離；上．

點評：（1）光的反射和折射中光路都是可逆的．
（2）根據光線過光心不改變方向是判斷蠟燭、凸透鏡、光屏移動的最佳方法．
（3）凸透鏡成像的幾種情況是凸透鏡成像習題在重要依據，一定要熟練掌握．