Question

在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将发光体S（箭头形状的发光二极管，长为2cm）、凸透镜T、光屏P安装在光具座上进行试验，如图所示．
固定凸透镜T，将发光体S放在离凸透镜4cm（物距u）处，移动光屏P，如果找不到像，则记录光屏上光斑的特征；如果在光屏上出现清晰的像，则记下像的特征，测出光屏P到透镜T的距离（像距v）和像的长度．然后，将物距依次增加2cm，重复上面的实验．实验数据如下表，根据表中的信息，回答下列问题：

实验次数	物距u/cm	像距v/cm	像的长度/cm	像的特征
1	4.0	/	光斑大小变化	只有圆光斑
2	6.0	/	光斑大小变化	只有圆光斑
3	8.0	/	光斑大小不变	只有圆光斑
4	10.0	40.0	8.0	倒立的箭头
5	12.0	24.0	4.0	倒立的箭头
6	14.0	18.7	2.7	倒立的箭头
7	16.0	16.0	2.0	倒立的箭头
8	18.0	14.4	1.6	倒立的箭头
9	20.0	13.3	1.3	倒立的箭头

（1）凸透镜T的焦距为______cm．
（2）物距u在______范围时，在光屏上总成倒立放大的实像．
（3）当物距从开始再到逐渐增大时，则像的大小______，像距______．（均选填“变大”、“变小”、“不变”、“先变小后变大”、“先变大后边小”）
（4）当物距等于7cm时，物体在光屏上______成像（填“一定会”、“一定不会”“可能会”）．分析表中成倒立实像的实验数据，当物像间距（u+v）最小时，成在光屏上的像的长度______发光体的长度．（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）请你根据上表提供的信息，再找出一条规律______．

Answer

（1）要解决此题，需要掌握凸透镜对光的作用，知道从焦点发出的光，经凸透镜后平行于主光轴．
根据4.0cm-8.0cm时的光斑大小变化即可确定焦点的位置，然后可知焦距大小．
（2）U＞2f，成倒立、缩小的实像．2f＞U＞f，成倒立、放大的实像．
（3）根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可解答此题．
（4）U＜f，成正立、放大的虚像．不能在光屏上成像．根据物像间距（u+v）最小时，找出像的长度，与发光体的长度比较一下即可得出结论．
（5）由表中信息总结的合理规律即可，例如：f＞8cm时的成像情况，f＜8cm；f＞16cm成像情况等，与表中信息无关的规律不可以．
【解析】
（1）若将发光体S放在焦点处，则发出的光经凸透镜后，平行于主光轴，则在光屏上会出现一个与凸透镜等大的圆形的光斑，而只有将发光体S放在8cm处时，光斑大小不变，可知此处即为焦点，则凸透镜T的焦距为8cm．
故答案为：8
（2）凸透镜的焦距f=8cm，由凸透镜成像规律可知，物距u在大于8cm小于16cm范围时，在光屏上总成倒立放大的实像
故答案为：大于8cm小于16cm（或大于10cm小于16cm、或大于f小于2 f）
（3）由凸透镜成实像时，物近像远像变大，可知，当物距从开始再到逐渐增大时，则物距增大、像距变小，像变小．
故答案为：变小；变小．
（4）因为凸透镜的焦距f=8cm，所以当U=7cm时，U＜f，成正立、放大的虚像．不能在光屏上成像．
分析表中成倒立实像的实验数据，当物像间距（u+v）最小时，即物距为16cm和像距为16cm时，此时（u+v）最小，则成在光屏上的像的长度为2cm，正好等于发光体的长度．
故答案为：一定不会；等于．
（5）由表中信息可知：f＞8cm成实像，f＞16cm成倒立缩小实像，物像间距与像的大小之间的规律等都可以．
故答案为：如：f＞8cm成实像；f＜8cm成虚像；f＞16cm成倒立缩小实像；