Question

19．在探究“凸透镜成像规律”的实验中：
（1）晓红在早上9：00利用太阳光进行观察某凸透镜焦点的活动．她将这个凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，她认为此点就是凸透镜的焦点．你认为该活动过程存在的问题是：凸透镜没有正对太阳光放置；
（2）实验前，必须将烛焰、光屏的中心和凸透镜的光心调整到同一高度上；
（3）如图所示，烛焰能在光屏上形成清晰的像，此像是倒立、放大的实像．如果此时撤去光屏，人眼在图示位置能（填“能”或“不能”）直接看到烛焰的像；
（4）在图中，保持凸透镜的位置不变，如果蜡烛向左移动，为了在光屏上得到一个清晰的像，光屏应该向左（填“左”或“右”）移动；
（5）依次改变蜡烛的位置，移动光屏，直到找到清晰的像．记录的数据如表所示：

次数	1	2	3	4	5	6
物距（cm）	80	60	30	20	15	10
像距（cm）	11.5	12	15	20	30	40

通过观察数据，可知第6次数据是编造的；
（6）晓红同学在实验过程中，中指的指尖触摸到凸透镜的一小部分．在光屏上没有（填“有”或“没有”） 晓红同学指尖清晰的像．

Answer 1

分析 （1）平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可．
（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．
（3）当物距小于像距时，成倒立、放大的实像；
（4）凸透镜成实像时，物距变大像距变小，像变小；
（5）据图可知物距是20cm，即处于1倍焦距和2倍焦距之间，所以可得焦距的范围，进而分析即可判断；
（6）凸透镜成像是由于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；凸透镜透过的光多，像就亮，反之就暗；指尖触摸到了凸透镜，会影响到凸透镜会聚的光线数量，同时指尖已经触摸到了凸透镜，物距接近于零，所成的肯定是虚像，所以不会在光屏上呈现，而影子则是光的直线传播形成的．

解答 解：（1）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点．所以改变凸透镜与地面间的距离，直到地面上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点．如果将凸透镜与水平地面平行放置，此时凸透镜没有正对太阳光（太阳光没有与凸透镜的主光轴平行），所以这个亮点不是凸透镜的焦点位置．
（2）做凸透镜成像实验，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）由图3可知，此时的物距小于像距，凸透镜成倒立放大实像；当撤去光屏，人眼相当于一光屏，所以人眼在光屏的位置能直接看到烛焰的实像；
（4）在图中，保持凸透镜的位置不变，如果蜡烛向左移动，即物距变大，为了在光屏上得到一个清晰的像，像距应该变小，所以光屏应该向左移动；
（5）据图可知物距是20cm，即处于1倍焦距和2倍焦距之间，故焦距的范围是：10cm＜f＜20cm，故物距是10cm，一定处于1倍焦距以内，所以不可能在光屏上能成像，故第6次实验是错误的；
（6）依据凸透镜成像规律，当手指指尖触摸到了凸透镜，物距接近于零，u＜f，成虚像，在光屏不会出现；影子是光的直线传播形成的，手指指尖触摸到了凸透镜，会减少凸透镜会聚的光线数量，使发光体在光屏上的像变暗，所以不会有影子出现．
故答案为：（1）凸透镜没有正对太阳光放置；（2）同一高度；（3）放大；能；（4）左；（5）6； （6）没有．

点评 此题考查了凸透镜成像的实验探究过程及相关的注意事项，是一道综合题，有一定的难度．