Question

在學完凸透鏡成像規律后，小明選擇了一塊焦距未知的凸透鏡，對凸透鏡成像特點作了進一步探究．

（1）為測量凸透鏡焦距，他讓一束平行光正對射向該透鏡，須調節光屏位置直到在屏上得到一個    的光斑．圖1是調節完成的狀態，該透鏡的焦距f=    cm；
（2）小明按圖2組裝好實驗裝置．在只移動透鏡的情況下，他發現都不能在光屏上成清晰的像．由此，你猜想造成上述現象的原因是    ；
（3）如圖3所示，蠟燭在光具座上A處時，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為    的實像．若把蠟燭從A處向左移動距離s到C，為在光屏上再次成清晰的像，則他應將光屏向    移動，移動距離s′    s．

Answer 1

【答案】分析：（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．
（2）根據凸透鏡成像規律中像距和物距的關系，當u＞2f，成倒立、縮小的實像，此時2f＞v＞f；當2f＞u＞f時，成倒立、放大的實像，此時v＞2f．
（3）根據凸透鏡成像規律中像距和物距的關系可確定像的性質；凸透鏡成像時，物距增大，像距減小；
凸透鏡成像時，當物距等于2f，此時像距也為2f，物像之距最小．當由A處向左移動時，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小．由此可得出s′與s的關系．
解答：解：（1）讓一束平行于凸透鏡主光軸的光線經過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小、最亮的光斑，這點是凸透鏡的焦點，由圖1可知：焦點到光心的距離是25cm-15cm=10cm，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）由圖2可知，此時u＞2f，在只移動透鏡的情況下，當物距u＞2f，成倒立、縮小的實像，此時2f＞v＞f，但光屏的位置就不符合2f＞v＞f；
當當2f＞u＞f時，成倒立、放大的實像，此時v＞2f，同樣光屏的位置也不符合v＞2f；因此都不能在光屏上成清晰的像．要想在光屏上得到像，就得將光屏遠離透鏡，因此造成都不能在光屏上成清晰的像的原因是蠟燭和光屏間距離較小．
（3）由圖3可知，物距小于像距，由凸透鏡成像規律可知，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、放大的實像；凸透鏡位置不變，蠟燭向左移動，物距增大，像距減小，光屏向左移動才能接到清晰的像．當物距等于2f，此時像距也為2f，物像之距最小．當由A處向左移動時，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小，因為物體向左移動，像也向左移動，所以物體移動的距離s小于像移動的距離s′．
故答案為：（1）最小最亮；10；（2）蠟燭和光屏間距離較小；（3）倒立、放大；左；＞．
點評：此題主要探究凸透鏡成像的規律，一定要掌握物體、像、物距、像距之間的大小關系，并做到舉一反三．