Question

15．某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示．

（1）在探究“凸透镜对光线的作用”时，首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后      将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将偏向（选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会改变（选填“会改变”或“不改变”），在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是显示出光路．
（2）在用液体透镜探究“凸透镜成像规律”时，蜡烛、光屏和液体透镜的位置如图乙所示，光屏上出现清晰的烛焰像，若透镜位置不动，将蜡烛移到光具座10cm刻度时，则烛焰经凸透镜所成的像是C．
A．放大、倒立的实像             B．放大、正立的虚像
C．缩小、倒立的实像            D．缩小、正立的实像
（3）为了探究“影响液体透镜折光能力强弱的因素”，物理兴趣小组人员做了如下实验：在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与液体的种类是否有关．
（4）利用液体透镜还可以探究哪些问题？（写出一个即可）探究近视眼的成因．

Answer 1

分析 （1）凸透镜对光线有会聚作用，当平行光线经过凸透镜折射后向主光轴偏折；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关；当光照到烟雾时，烟雾颗粒对光的反射方向是不同的，会发生漫反射现象，所以我们从各角度可以看到光的路径；
（2）当物距满足f＜u＜2f时，成倒立放大的实像，像距v＞2f，此时u＜v，
分析图象中物距和像距的大小关系，得出此时成像的特点及像距、物距与焦距的关系，从而判断当物体在10cm刻度处时物距与焦距的关系，判断成像的性质；
（3）光的折射程度与光的传播介质有关；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关．
（4）根据透镜的特点和用途进行解答．

解答 解：
（1）由图可知，玻璃容器的形状相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，经透镜折射后折射光线将向主光轴方向偏折；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关，用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会发生改变；在玻璃容器中充入蚊香烟雾，当光照到烟雾时，烟雾颗粒对光的反射方向是不同的，会发生漫反射现象，所以我们从各角度可以看到光的路径；
（2）由图知，物距u=40.0cm-25.0cm=15.0cm，像距v=70.0cm-40.0cm=30.0cm；物距小于像距，此时成倒立放大的实像，因此物距处于1倍和2倍焦距之间，即f＜15cm＜2f，解得：7.5cm＜f＜15cm；
将蜡烛移到光具座的10cm刻度处时，物距u=40.0cm-10.0cm=30.0cm，由知，物透镜焦距范围体处于2倍焦距之外，所以成倒立、缩小的实像，所以C选项正确；
（3）在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与液体的种类是否有关；
（4）通过小孔向空腔内注入水时，橡皮膜向外鼓出，这样空腔的中间厚、边缘薄，是一个凸透镜的模型；因此利用该实验模型完全可以模拟眼睛的晶状体，探究近视眼或远视眼的成因．
故答案为：
（1）偏向；会改变；显示出光路；（2）C；（3）液体种类；（4）探究近视眼的成因．

点评 此题考查了有关凸透镜成像的规律，掌握凸透镜成像的特点与物距、像距之间的关系．此题需根据物距与像距的大小关系得出成像的特点及物距和像距的范围，难度稍大．