实验五、探究凸透镜成像规律
【实验目的】：
观察凸透镜成各种像的条件
【实验器材】：
凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
【实验步骤】：
①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
②把蜡烛放在较远处，使u?2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2f?u?f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 ⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像 ⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗? ⑦表格：透镜焦距f= cm
像的性质 物距与焦距的关系 物距u/cm 实虚 大小 正倒 像距v/cm u?2f
u?2f 2f?u?f u?f u?f 【实验结论】：
像的性质 物距 u>2f 倒、正 放、缩 虚、实 倒立 缩小 放大 放大 实像 实像 虚象 像距 应用
f
f 1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。 2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。 3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。 4、光屏上没有像原因： ①蜡烛放在一倍焦距内； ②焦距太大，像成在光具座外。 ③蜡烛放在一倍焦距处。 ④三心没有在同一高度。 5、若像成在光屏左上角，可将①蜡烛左上移；②透镜右下移。 6、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。 实验时发现蜡烛的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光 屏的中心，该如何操作：①向上移动光屏②向上移动蜡烛③向下移动凸透镜。 7、燃烧的蜡烛不断变短，光屏上的像向上移动，为使像呈在光屏中央，应该将光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。 【经典例题】： 例题：（2018?钦州）小明用一个焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律，实验如下： （1）实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中（如图甲），从烟雾中可以观察到凸透镜对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用。 （2）探究凸透镜成像规律时，应调节烛焰、凸透镜与光屏中心在 上。 （3）当装置如图乙所示时，烛焰在光屏上成清晰的像是倒立的、 、的实像，那么光屏离凸透镜的距离可能是 （填序号） A.26cm B.16cm C.6cm （4）实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会 （选填“往下移”、“不变”或“往上移”） （5）若将印有字母“F”的纸片（图丙）放在离凸透镜6cm的地方，我们能看到的清晰的像是图丁中的 （请填序号）。 【答案】 （1）会聚；（2）同一高度；（3）缩小；B；（4）往上移；（5）A。 【解析】 （1）实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中（如图甲），从烟雾中可以观察到凸透镜对光有会聚作用； （2）根据实验的要求，烛焰、光屏，透镜中心在同一高度上； （3）由图可知，物距大于像距，此时的像是倒立、缩小的，故物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，故光屏离凸透镜的距离（即像距）大于10cm，小于20cm，选B； （4）蜡烛由于燃烧逐渐变短，光屏上的像逐渐向上移动。为了使像完整的成在光屏的中央，可将光屏向上移动或将蜡烛向上移动，或者将凸透镜向下移动； （5）若将印有字母“F”的纸片（图乙）放在离凸透镜6cm的地方，物距小于焦距，成正立放大的虚像， 故选A。 练习1：（2018?徐州）如图所示，在“探究凸透镜成像的规律”实验中。 （1）组装调整实验器材时，要使烛焰和 的中心位于凸透镜的主光轴上。 （2）实验所用凸透镜的焦距为20cm，若烛焰在凸透镜前30cm处，则可在凸透镜的另一侧得到一个 。 A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的虚像 （3）接下来，保持烛焰和凸透镜的位置不变，换一个焦距小一些的凸透镜，则所成像的大小比刚才的像 。 （4）如果要估测题（3）中凸透镜的焦距，可以让烛焰距离凸透镜 ，此时像距就近似等于焦距。 【答案】 （1）光屏；（2）A；（3）小；（4）足够远 【解析】 （1）为使像能成在光屏的中央，应使凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度处； （2）由题意可知凸透镜焦距f=20cm，物距u=30cm，满足f＜u＜2f，因此成倒立放大的实像，故选A； （3）换用一个焦距略小一些的凸透镜进行实验，物距相对增大，则物远像近像小； （4）根据凸透镜成实像时，物远像近，因此如果要估测题（3）中凸透镜的焦距，可以让烛焰距离凸透镜足够远，此时像距就近似等于焦距。 练习2：（2018?南京）在“探究凸透镜成像规律“实验中，凸透镜焦距为10cm，蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示。 （1）图中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、 （选填”放大”、“等大”或“缩小”）的实像 （2）图中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动 （3）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，移动光屏 （选填“能”或“不能”，下同）承接到像，把光屏放在蜡烛的左侧，移动光屏 承接到像。 （4）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是 （选填“近视“或“远视”）眼镜的镜片。 【答案】 （1）等大；（2）右；（3）不能；不能；（4）远视。 【解析】 （1）由图可知，此时的物距等于像距，都等于20cm，所以成倒立、等大的实像，u=2f，则焦距f=10cm； （2）将透镜移到60cm刻度线处，此时u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，即光屏距离凸透镜的距离在10cm﹣20cm之间，故应将光屏向右移动； （3）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，此时的物距为5cm，小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈在光屏上； （4）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，说明像距变小，即凸透镜的会聚能力变强，故放置的是凸透镜；凸透镜能矫正远视眼。 练习3：（2018?滨州）小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）前面学过，物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像；物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像； 物体离放大镜比较近，成放大，正立的虚像，据此小明提出的问题是：像的虚实、大小、正倒跟______有什么关系？ （2）如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=_____ _cm。 （3）小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在光具座刻度50 cm位置处不变，把蜡烛放在刻度10
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