Question

18．小李與小王同學(xué)在探究凸透鏡成像規(guī)律時，他們在老師的引導(dǎo)下，選取了一個焦距為10cm的凸透鏡A．

（1）實(shí)驗(yàn)時，他們首先將凸透鏡A固定在光具座50cm處，且保持位置不變；再將蠟燭點(diǎn)燃后安放在光具座最左側(cè)（圖甲“1”處），光屏安放在光具座右側(cè)，然后在光具座上無論怎樣移動光屏，在光屏上總是得不到像，其原因可能是燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度．
（2）調(diào)節(jié)后，在一次實(shí)驗(yàn)中將燭焰移到圖甲“2”位置處時，在光屏上得到圖甲中所示清晰的像．若把燭焰與光屏的位置對換后，在光屏上將觀察到倒立、縮小、（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的實(shí)像．
（3）實(shí)驗(yàn)完畢后，他們想測量凸透鏡B的焦距，于是將蠟燭換成平行光源，如圖乙所示，他們將光屏先后放在如圖乙“3”、“4”所示位置，在光屏上都觀察到大小相等的光斑，則凸透鏡B的焦距為30 cm．
（4）實(shí)驗(yàn)過程中，小王如果用紙板遮住透鏡的下半部，則屏上的像的亮度變暗（選填“不變”、“變亮”或“變暗”），像仍（選填“仍”“不”）完整．

Answer 1

分析 （1）本題首先從實(shí)驗(yàn)器材的安裝上考慮：若凸透鏡成實(shí)像，器材安裝必須能保證能呈現(xiàn)在光屏上；其次要考慮物距焦距關(guān)系，保證成實(shí)像，才能成像在光屏上．
（2）凸透鏡成實(shí)像時，物距小于像距時，成倒立放大的實(shí)像．
凸透鏡的位置不變，調(diào)換蠟燭和光屏的位置，根據(jù)光路是可逆的，在光屏上會得到倒立、縮小的實(shí)像．
（3）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，光線到達(dá)焦點(diǎn)后繼續(xù)傳播，光線變得發(fā)散一些，把光屏放在3點(diǎn)能得到一個光斑，放到4點(diǎn)能得到一個大小相同的光斑．也就是焦點(diǎn)到光屏3處光屏和到4處光屏的距離是相等的，可以求出凸透鏡的焦距．
（4）實(shí)驗(yàn)中，用紙板遮住透鏡的下半部，仍能成完整的像，只是像會變暗一些．

解答 解：（1）從實(shí)驗(yàn)裝置上考慮：實(shí)驗(yàn)時若像很遠(yuǎn)，像距很大，光具座不夠長，則光屏不會接收到像；蠟燭、透鏡、光屏若不在同一高度上，所成的像有可能不能呈現(xiàn)在光屏上；
由圖可知，在光屏上總是得不到像，其原因燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度．
（2）如圖，光屏上能接到像，凸透鏡成的是實(shí)像．物距小于像距，像是倒立、放大的實(shí)像．
凸透鏡的位置不變，調(diào)換蠟燭和光屏的位置，根據(jù)光路是可逆的，在光屏上會得到倒立、縮小的實(shí)像．
（3）如圖，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點(diǎn)，光屏放在3處和放在4處會得到大小相同的光斑，焦點(diǎn)到左右光屏的距離相等，所以凸透鏡的焦點(diǎn)在80cm處．凸透鏡的焦距為：f=80cm-50cm=30cm．

（4）遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點(diǎn)射向凸透鏡的下半部，經(jīng)凸透鏡折射后，照樣能會聚成像，像的大小不發(fā)生變化，折射光線減少，會聚成的像變暗．
故答案為：（1）燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度；（2）縮��；（3）30；（4）變暗；仍．

點(diǎn)評 此題的難點(diǎn)在于：凸透鏡對光線有會聚作用，會聚后的光線繼續(xù)向外傳播，在焦點(diǎn)左右是對稱的．學(xué)生容易忽略會聚后的光線傳播．