Question

小明探究凸透镜的成像原理，与老师一起研制了如图所示的实验装置，用水透镜模拟眼睛，光屏模拟视网膜，通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。蜡烛、光屏和水透镜在光具座上的位置如图所示。

(1)实验时，首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在_____上，目的是使像成在光屏中心。

(2)三者摆放位置如图甲所示，在光屏上成了一个清晰的像(像未画出)，该像为倒立、_____的实像。此时水透镜的焦距f的范围为_____。

(3)用水透镜模拟正常眼睛，将图甲中的烛移动到光具座上40cm处，光屏不动，此时应对水透镜_____(填“注水”或“抽水” )，使其焦距变_____(填“长”或“短” )，才能在光屏上重新得到一个清晰的像。

(4)用水透镜模拟爷爷的老花眼，如图乙所示，若爷爷不戴老花镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛，在图中的虚线框内安装上适当度数的老花镜的镜片，则爷爷将能看清蜡烛位置_____(填“左侧”或“右侧” )的物体。小明因为长期不注意用眼卫生，变成了近视眼，应该配戴_____(填“凸“或“凹” )透镜矫正。

Answer

同一高度 缩小 10cm＜f＜20cm 注水 短 右侧 凹

【解析】

(1)[1]烛焰、水透镜、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央；

(2)[2]由图甲可知，此时物距大于像距，凸透镜成倒立缩小的实像；

[3]此时物距u＝50cm，50cm＞2f，像距v＝20cm，f＜20cm＜2f，解得10cm＜f＜20cm；

(3)[4][5]物距减小后，像距应增大，如果像的位置不变，则凸透镜的焦距要变短，凸透镜的厚度要增加，故此时应注水；

(4)[6]老花镜是凸透镜，对光线有会聚作用，水凸透镜前放置老花镜后，透镜的折光能力变强，焦距变小，光屏位置不变，相当于像距变大，根据物近像远像变大的成像原理可知，爷爷能够看清右侧的物体；

[7]近视眼是晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，因此来自远处点的光会聚在视网膜前，对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正。