Question

（1）在“研究凸透镜成像规律”的实验中，将凸透镜正对着太阳光，在凸透镜的另一侧放一张白纸，移动白纸，在白纸上得到一个最小最亮的光斑，用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离为10cm，则此凸透镜的焦距f=______cm．
（2）先将蜡烛、______和______依次放在光具座上，然后调节它们的高度，使它们的中心与烛焰的中心大致在______，这是为了______．
（3）将凸透镜固定在光具座上，点燃蜡烛，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d点，如图示，同时调整光屏的位置，那么
①当把烛焰放在a点时，光屏应在透镜另一侧距透镜______移动．光屏在其中的某一位置上会呈现出一个______、______的清晰的实像．______就是利用这一成像规律工作的（填照相机、投影仪、放大镜等光学仪器）．此时若烛焰向透镜靠近，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向______透镜的方向移动（填“靠近”或“远离”）．
②把烛焰放在图中______点，屏上出现的像最小．把烛焰放在______点，屏上出现的像最大．
（4）在此实验中，如果无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，可能的原因是：①______，②______．

Answer

（1）平行光经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这个点是凸透镜的焦点，光心到焦点的距离是焦距．
（2）做凸透镜成像实验应在光具座上依次放置蜡烛，凸透镜，光屏，凸透镜必须位于蜡烛和光屏之间．使它们的中心大致在同一高度上，目的是成像在光屏的中心，便于测出物距和像距．
（3）凸透镜成像规律：物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立、放大的实像．
物距等于二倍焦距成倒立、等大实像．
物距大于二倍焦距成倒立、缩小的实像．
成实像时：物像异侧，物近像远像变大．
（4）本题首先从实验器材的安装上考虑：若凸透镜成实像，器材安装必须能保证能呈现在光屏上；其次要考虑物距焦距关系，保证成实像，才能成像在光屏上．
【解析】
（1）在白纸上得到的亮点即为凸透镜的焦点，焦距指的是焦点到光心的距离．由此可知该凸透镜的焦距为10cm．
（2）做凸透镜成像实验，先将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，凸透镜必须位于蜡烛和光屏之间要使烛焰的焰心、凸透镜的光心、光屏的中心三者位于同一高度，目的是使像成在光屏的中央．
（3）①当把烛焰放在a点时，此时u＞2f，光屏应在透镜另一侧距透镜2倍焦距和1倍焦距之间移动．光屏上会呈现出一个倒立、缩小的清晰的实像．照相机就是利用这一成像规律工作的，此时若烛焰向透镜靠近，仍要在光屏上得到清晰的像，根据凸透镜成实像时：物像异侧，物近像远像变大．可知，光屏应向远离透镜的方向移动．
②由凸透镜成像规律把烛焰放在图中a、b点，屏上出现的像是倒立缩小的．把烛焰放在c点，屏上出现的像是倒立放大的，则把烛焰放在图中a点，屏上出现的像最小．把烛焰放在c点，屏上出现的像最大．
（4）从实验装置上考虑：实验时若像很远，像距很大，光具座不够长，则光屏不会接受到像；蜡烛、透镜、光屏若不在同一高度上，所成的像有可能不能呈现在光屏上；
从成像规律上考虑：若蜡烛恰好放在焦点上，则不会成像；放在焦点以内，则会成正立放大的虚像，虚像不会呈现在光屏上．
故有以下几种可能：①光屏与烛焰不在同高度、同一直线上；
②光具座不够长，在光具座上找不到像；
③蜡烛恰好放到焦点上；
④蜡烛与凸透镜距离小于焦距．
故答案为：（1）10；（2）凸透镜；光屏；同一高度；使像能成在光屏中央；（3）①2倍焦距和1倍焦距之间；倒立；缩小；照相机；②a；c；（4）①光具座不够长，在光具座上找不到像；②蜡烛与凸透镜距离小于焦距．