Question

小华同学用如图1所示的装置“探究凸透镜成像规律”．

（1）调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，其目的是______．
（2）实验时先固定蜡烛和凸透镜的位置，发现无论怎样移动光屏，都得不到烛焰的像，可能的原因是______（写出一种即可）
（3）若遮住凸透镜的下半部分，则烛焰在光屏上的成像情况是______（选填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像”）．
（4）5分钟后，小华发现蜡烛燃烧变短，像没有成在光屏中央，他应将光屏向______（选填“上”或“下”）移动．
（5）小华记录的实验数据如下表．请在图2方格纸上画出像距与物距的关系图象．我们可以判断，小华所用的凸透镜焦距为______ cm．

物距u/cm	14	16	18	20	22	24	26
像距v/cm	35	27	22	20	18	17	16

Answer

（1）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（2）在光屏上得不到清晰像的可能有多种：物体是否成像；若成像，是否成的是实像；即使成的是实像，三者的中心是否在同一高度．从以上几个方面考虑去解决此题．
（3）要解决此题需要掌握凸透镜成像的成因．凸透镜成像属于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；如果不遮住凸透镜的下半部分，透过的光多，像就亮；遮住凸透镜的下半部分，透过的光少，像就暗．
（4）如果蜡烛变短，根据凸透镜成倒立的实像原理可知，若成的像靠近光屏的上方，可以相对于凸透镜向上移动蜡烛，即向上移动蜡烛或向下移动凸透镜，使成的像向下移动．或者直接向上移动光屏．这样都可以使像成在光屏的中央．
（5）在坐标上找到每组像距、物距对应的点，然后用线连点即可；根据表格中的物距为20cm和像距为20cm，可得出此透镜的焦距f=10cm．
【解析】
（1）调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，其目的是使像能成在光屏的中央位置．
（2）无论怎样移动光屏，都得不到烛焰的像的原因可能有：
①物体此时距透镜的距离有可能恰好为一倍焦距，此时物体不成像．所以光屏上没有清晰的像．
②物体此时距透镜的距离有可能小于一倍焦距，物体成的是正立放大的虚像，由于虚像不是由实际光线会聚而成，所以光屏上也不会有清晰的像．
③物体此时的距离即使大于一倍焦距，成实像，若蜡烛、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上，此时光屏上也不会有清晰的像．
（3）凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的下半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，还是完整的像；只是由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，亮度会减弱．
（4）如果蜡烛变短，根据凸透镜成像原理可知光屏上的像将向上移动，因此应将光屏向上移动；
（5）找出每组数据对应的点，然后用平滑的线把点连起来，如下图所示：

由表格中数据可知，物体在20cm时，像成在20cm处，此时成等大、倒立的实像，物体放在二倍焦距处，即20cm=2f，所以此透镜的焦距f=10cm．
故答案为：（1）使像成在光屏中央；（2）蜡烛火焰中心、光屏中心与透镜中心不在同一高度；（3）完整的像；（4）上；（5）图象见上图；10．