下面是小玲和小美同学探究凸透镜成像规律.
(1)在探究前,小玲将三个凸透镜分别正对太阳光,调节凸透镜和光屏间的距离,使太阳光在光屏上会聚一点,量得凸透镜到光屏的距离分别为48cm、15cm和4cm,为了便于在光具座上找出凸透镜成像的规律,小玲应选择焦距为________cm的那个凸透镜进行实验.
(2)凸透镜中心离桌面的高度约6cm,光屏中心离桌面高度约7 cm,小美将一个新买来长蜡烛用刻度尺量了一下,然后截下了一端,只把其中一端较长的蜡烛装上,小美截去一段的目的是________.
(3)当烛焰移动到离凸透镜的距离只有12cm时,光屏放在凸透镜的另一侧,不管怎样位置都承接不到实像,出现这种现象的原因是________.如果用眼来观察蜡烛的像,眼睛、蜡烛、凸透镜的位置排列顺序是________.
(4)如果光屏上得到一个放大的像,则蜡烛距凸透镜的距离________30cm,光屏距凸透镜的距离________30cm(填大于、等于或小于).________是这种现象的应用.
解:(1)一般课桌的长度大约是100cm,如果采用焦距是48cm的凸透镜进行实验,实验需要的长度至少是4×48cm=192cm,这个长度大于课桌的长度,操作不方便;如果采用焦距是15cm的凸透镜进行实验,实验需要的长度至少是4×15cm=60cm,这个长度小于课桌的长度,器材合适;如果采用焦距是4cm的凸透镜进行实验,实验需要的长度至少是4×4cm=16cm,这个长度虽然小于课桌的长度,但是实验范围比较小,不易操作实验.故选择焦距为15cm的凸透镜.
(2)实验中要截去蜡烛的一段是为了使蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,使像成在光屏的中央位置.
(3)凸透镜的焦距是15cm,物距是12cm,u<f,成正立、放大的虚像,虚像不能承接在光屏上,所以不管怎样位置光屏都承接不到实像.
凸透镜成虚像时,物像在凸透镜的同侧,所以眼睛要在光屏一侧通过凸透镜观察蜡烛,所以排列顺序是眼睛、凸透镜、蜡烛.
(4)光屏上能承接到的像是实像,凸透镜成倒立、放大的实像,2f>u>f,所以蜡烛和凸透镜的距离大于15cm而小于30cm,应用于投影仪或幻灯机.
故答案为:(1)15;(2)使蜡烛、凸透镜、光屏的高度大致在同一高度,像能成在光屏的中央;(3)物距小于焦距,凸透镜成虚像,虚像不能呈现在光屏上;眼眼、透镜、蜡烛;(4)小于;大于;投影仪(答案不唯一).
(1)探究凸透镜成像时,光具座的长度要大于凸透镜的4倍焦距;凸透镜的焦距太小时,不便于操作实验.
(2)探究凸透镜成像的实验时,在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中央位置.
(3)根据物距和焦距的关系判断成像情况和应用:
u>2f,成倒立、缩小的实像,物像在凸透镜的异侧,应用于照相机和摄像机.
2f>u>f,成倒立、放大的实像,物像在凸透镜的异侧,应用于幻灯机和投影仪.
u<f,成正立、放大的虚像,物像在凸透镜的同侧,应用于放大镜和老花镜.
(4)实像能在光屏上呈现,虚像不能在光屏上呈现.
点评:(1)凸透镜成像的三种情况和应用是凸透镜成像习题的重要依据,一定要熟练掌握.
(2)光屏上是否能承接到像是判断实像和虚像的最佳方法.
(3)探究凸透镜成像实验时,光具座的长度至少为凸透镜焦距的4倍,这是选择实验器材的重要依据.