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2 cm）、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4 cm（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2 cm，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：

实验顺序	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”“先变大后变小”）

（4）当物距等于7 cm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）8（2）大于8cm小于16cm（3）变小；变小（4）一定不会；等于（5）f＞8cm成实像或f＜8cm成虚像或f＞16cm成倒立缩小实像

【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。

（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

（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。

（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。

（5）由表中信息可知：u＞8cm成实像，u＞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。