Question

5．江涛想探究凸透镜成像规律．实验桌上有两个凸透镜，焦距分别为10cm和20cm．

（1）江涛将其中一块凸透镜放在光具座上，当烛焰、透镜及光屏的位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像，则他选择的凸透镜的焦距为10cm；
（2）江涛将蜡烛和光屏的位置对换，发现在光屏上仍能成一清晰的像，此时像的性质是倒立、放大的实像；
（3）实验（2）中，不改变各元件的位置，江涛换了另一块凸透镜，调节光屏的位置，此时不能（填“能”或“不能”）在光屏上找到烛焰的像，这是因为物距小于焦距．

Answer 1

分析 （1）凸透镜成实像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像的规律确定选择的是哪个凸透镜；
（2）根据光路的可逆性和凸透镜成像的规律可确定成像的性质：当u＞2f时，光屏上呈现倒立、缩小的实像，2f＞v＞f．当2f＞u＞f时，光屏上呈现倒立、放大的实像，v＞2f．
（3）若物体处于凸透镜的1倍焦距以内，在光屏上不能成像，通过凸透镜能看到一个正立、放大的虚像．

解答 解：（1）由图可知：u=50cm-20cm=30cm，v=15cm，由凸透镜成像规律可知：此时的像是倒立缩小的实像；
则u=30cm＞2f，2f＞15cm＞f，
解得，7.5cm＜f＜15cm，由题意“有两个玻璃凸透镜，焦距分别为10cm和20cm”可知他选择的凸透镜的焦距为10cm；
（2）据光路的可逆性可知，若将透镜和光屏的位置对换，即此时物体处于1倍焦距和2倍焦距之间，光屏处于2倍焦距以外，此时成倒立、放大的实像．
（3）在（2）中的物距是65cm-50cm=15cm，所以不改变各元件的位置，小明换了另一块焦距为20cm的凸透镜时，此时物体相当于处于1倍焦距以内，故光屏上不能成像．
故答案为：（1）10；（2）放大；实像； （3）不能；物距小于焦距．

点评 此题是探究凸透镜成像过程中应注意的一些问题，也是实验中常用到的常识性问题，要掌握并能利用其解决碰到的有关问题．