Question

在探究凸透镜成像规律的实验中

(1)如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距 f=_____cm；实验前应调节烛焰中心和光屏中心位于___________。

(2)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时，在光屏上可得到一个清晰的像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是_____。(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)

(3)将图乙中的蜡烛替换成高3cm的LED光，并在光屏上贴上一层厚度不计的方格纸(每格为边长lcm的正方形)，保持LED光源和光屏位置不变，发现光屏上的像高6格，若蜡烛和光屏不动，将凸透镜向右移___cm，光屏上可以再次承接到清晰的像，且像高____格。保持此时凸透镜位置不变，将凸透镜换成焦距为20cm的凸透镜，移动光屏，光屏上_______(选填“能”或“不能”成像)，理由是：___。

Answer

10.0 凸透镜的主光轴上 投影仪 15 1.5 不能 像距太大，光具座太短，光屏无法继续向右移

【解析】

(1)[1]由图甲可知，焦点到凸透镜的距离为

60.0cm-50.0cm=10.0cm，

所以凸透镜的焦距为10.0cm；

[2]为了使像成在光屏中心，实验开始前，应将烛焰中心、凸透镜和光屏中心调节在同一高度上，即调节烛焰中心和光屏中心位于凸透镜的主光轴上；

(2)[3]当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时，在光屏上可得到一个清晰的像，此时物距小于像距，即物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是投影仪；

(3)[4]根据题目描述，此时成倒立放大的实像，且像是实际物体的2倍，根据光的折射现象中光路可逆，所以移动后的物距等于原先的像距，

u′=v=55.0cm-25.0cm=30.0cm，

故将凸透镜向右移

30.0cm-15.0cm=15.0cm；

[5]光屏上可以再次承接到清晰的像时，成倒立缩小的实像，由光路可逆性可知像的大小应是实际物体的一半，即1.5cm，是1.5格；

[6][7]将凸透镜换成焦距为20cm的凸透镜，物距30.0cm，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，像距大于

2f=40cm，

也就是说像在“65”后面，光具座太短，光屏无法继续向右移，在光屏上无法成清晰的实像。