Question

（2009?阜阳模拟）在实验室利用光具座进行“探究凸透镜成像规律”的实验中，有焦距为48cm、15cm、3cm的三个凸透镜，你认为选用焦距为

15cm

的凸透镜进行实验更为恰当．理由是：

48cm焦距太长，像距可能超出光具座的测量范围，3cm焦距太短，在光屏上成清晰像时的像距难以确定，误差较大

．某同学依次把点燃的蜡烛、透镜、光屏放在光具座上．但是，在实验中无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，请你帮他们找出一个可能的原因：

烛焰中心、光屏的中心、凸透镜光心不在同一高度

．

Answer 1

分析：（1）选用凸透镜的依据是光具座的标尺刻度范围，若透镜的焦距过大，则有可能出现光具座的端点与凸透镜之间的距离满足不了物距或者像距大于二倍焦距这个要求，导致不易观察物体在凸透镜中的各种物距下的成像情况．若焦距过小，则会出现研究物体在一倍焦距与二倍焦距之间的成像情况时，改变物体位置，容易超过其范围：超过二倍焦距，或低于一倍焦距．
（2）光屏上得不到烛焰像的情况有三种：①成的像是虚像，虚像是不会成在光屏上的；②成实像，但由于烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度上，虽然成的是实像，但光屏上显示不出来；③不成像，当物体位于焦点上，即u=f时，此时不成像，所以光屏上也得不到烛焰的像．

解答：解：（1）因为实验室的光具座的长度约为1m，选择15cm的凸透镜进行实验才能方便观察物距大于2倍焦距，大于1倍焦距小于2倍焦距，小于焦距时的各种成像的规律．
（2）物体此时距透镜的距离有可能恰好为一倍焦距，此时物体不成像．所以光屏上没有清晰的像．
物体此时距透镜的距离有可能小于一倍焦距，物体成的是正立放大的虚像，由于虚像不是由实际光线会聚而成，所以光屏上也不会有清晰的像．
物体此时的距离即使大于一倍焦距，成实像，若蜡烛、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上，此时光屏上也不会有清晰的像．故有以下三种可能：
①物体距透镜的距离为一倍焦距，物体不成像；
②物体距透镜的距离小于一倍焦距，物体成的是正立放大的虚像；
③蜡烛、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；
故答案为：15cm；48cm焦距太长，像距可能超出光具座的测量范围，3cm焦距太短，在光屏上成清晰像时的像距难以确定，误差较大；
烛焰中心、光屏的中心、凸透镜光心不在同一高度．

点评：焦距是48厘米和3厘米的凸透镜也能研究凸透镜成像规律，只不过是在此题中，由于受光具座长度的制约，而选用了焦距是15厘米的凸透镜．因此器材的选取，既要满足实验要求，又要能够具体操作．
光屏上没有清晰的像，并不一定不成实像，有可能成的实像没有成在光屏上，要注意这个细节．所以为了防止出现这种现象，在实验时首先要调整三者的中心在同一高度上．