Question

小明同学用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏探究凸透镜成像规律．
（1）由图1可知，凸透镜的焦距是______cm．实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_______；这样做的目的是使像成在______．
（2）如图2所示，若在光屏上（光屏未画出）能得到清晰放大的烛焰实像，则蜡烛可能置于透镜左边a、b、c、d四点中的______ 点上，此成像特点可应用在______上．放在______点可以在光屏上看到一个倒立、缩小的像．放在d点时，光屏上______（能/不能）接受到像，此时成的是______、______、______像，要想看到这个像，眼睛应从图2中______的箭头方向看，生活中的______镜就是应用了该规律．
（3）小明依次将蜡烛、凸透镜、光屏放置在光具座上，如图3所示，按（1）的要求调整好三者中心的位置，但无论怎样移动光屏，在光屏上始终都没能看到烛焰所成的像．原因可能是（写出一个原因即可）______．
（4）通过实验，小明发现蜡烛离透镜越远，光屏上得到清晰的像越______（填“大”或“小”）．当把蜡烛向凸透镜靠近时，要在光屏上得到清晰的像，光屏应______凸透镜（填“靠近”或“远离”），此时在光屏上已成清晰的像是______的（填“倒立”或“正立”）．如果没有移动光屏使像清晰，则会影响______的测量．
（5）若在实验中发现光屏上烛焰所成的像偏下，为了使烛焰的像能成在光屏的中央，应该向______（选填“上”或“下”）调节蜡烛的位置，或向______（选填“上”或“下”）调节凸透镜的位置．

Answer

（1）要解决此题，首先要掌握焦点和焦距的概念：平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可．
在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度．
（2）凸透镜成像的三种情况及其应用：
u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机．
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪．
u＜f，成正立、放大的虚像，应用于放大镜和老花镜．
（3）光屏上不能成像的原因，可能物体放在凸透镜的焦点上不能成像，或物体在凸透镜的一倍焦距以内不能成实像．
（4）要解决此题，需要掌握凸透镜成像的规律．搞清像距和物距之间的关系．知道物距越大，像距越小，成的像也越小；物距越小，像距越大，成的像也越大．
能在光屏上承接到的像都是倒立的实像，测量像距时，要等到光屏上的像清晰才可以测量，否则会影响数据的准确性．
（5）光线过凸透镜的光心不改变方向，根据这个规律判断蜡烛或凸透镜移动的位置．
【解析】
（1）凸透镜正对平行光，屏上呈现出最小最亮的光斑，此光斑便为焦点，焦点到凸透镜光心的距离为焦距．
所以此凸透镜的焦距为：f=60cm-45cm=15cm．
烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，是为了使像成在光屏的中央．
（2）当蜡烛放在c点，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机或投影仪．
当蜡烛放在a点，u＞2f，成倒立、缩小的实像．
放在d点时，此时u＜f，此时成的是正立、放大的、虚像，光屏上不能接受到这个虚像；
此时物像同侧，要想看到这个像，眼睛应从图2中甲的箭头方向看，生活中的放大镜镜就是应用了该规律．
（3）光屏上不能成像的原因，可能物体放在凸透镜的焦点上不能成像，或物体在凸透镜的一倍焦距以内不能成实像．
（4）蜡烛离透镜越远即物距越大，根据凸透镜成像的规律，所成的像越小．
当把蜡烛向凸透镜靠近时，物距减小，所以成的像会变大，物距也会变大，因此光屏应远离凸透镜．
在光屏上已成清晰的像是倒立的，如果没有移动光屏使像清晰，则会影响像距的测量．
（5）根据光线过光心不改变方向，如图，像成在光屏的下方，要使像成在光屏的中央位置，可以让蜡烛向下移动，或凸透镜向上移动，或光屏向下移动．
故答案为：（1）15；同一高度；光屏的中央；
（2）c；幻灯机或投影仪；a；不能；正立；放大的；虚；甲；放大镜；
（3）物体在凸透镜的一倍焦距以内；
（4）小；远离；倒立；像距；
（5）下；上．