在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将发光体S(箭头形状的发光二极管,长为2 cm)、凸透镜T、光屏P安装在光具座上进行试验,如图所示。固定凸透镜T,将发光体S放在离凸透镜4 cm处,移动光屏P,如果找不到像,则记录光屏上光斑的特征;如果在光屏上出现清晰的像,则记下像的特征,测出光屏P到透镜T的距离和像的长度。然后,将物距依次增加2 cm,重复上面的实验。实验数据如下表,根据表中的信息,回答下列问题:
实验次数 | 物距u/cm | 像距v/cm | 像的长度/cm | 像的特征 |
l | 4.0 | / | 光般大小变化 | 只有圆光斑 |
2 | 6.0 | / | 光般大小变化 | 只有圆光斑 |
3 | 8.0 | / | 光般大小不变 | 只有圆光斑 |
4 | 10.0 | 40.0 | 8.0 | 倒立的箭头 |
5 | 12.0 | 24.0 | 4.0 | 倒立的箭头 |
6 | 14.0 | 18.7 | 2.7 | 倒立的箭头 |
7 | 16.0 | 16.0 | 2.0 | 倒立的箭头 |
8 | 18.0 | 14.4 | 1.6 | 倒立的箭头 |
9 | 20.0 | 13.3 | 1.3 | 倒立的箭头 |
(2)物距u在_______________范围时,在光屏上总成倒立、放大的实像。
(3)当物距从开始再到逐渐增大时,则像的大小_________,像距_________。(均填“变大”“变小”“不变”“先变小后变大”或“先变大后边小”)
(4)当物距等于7cm时,物体在光屏上_________(填“一定会”“一定不会”“可能会”)成像。分析表中成倒立实像的实验数据,当物像间距(u+v)最小时,成在光屏上的像的长度____(填“大于”“小于”或“等于”)发光体的长度。
(5)请你根据上表提供的信息,再找出一条规律__________________。
(1)8(2)大于8cm小于16cm(3)变小;变小(4)一定不会;等于(5)f>8cm成实像或f<8cm成虚像或f>16cm成倒立缩小实像
题目分析:(1)若将发光体S放在焦点处,则发出的光经凸透镜后,平行于主光轴,则在光屏上会出现一个与凸透镜等大的圆形的光斑,而只有将发光体S放在8cm处时,光斑大小不变,可知此处即为焦点,则凸透镜T的焦距为8cm.(2)凸透镜的焦距f=8cm,由凸透镜成像规律可知,2f>u>f,成倒立、放大的实像.即物距u在大于8cm小于16cm范围时,在光屏上总成倒立放大的实像(3)由凸透镜成实像时,物近像远像变大,可知,当物距从开始再到逐渐增大时,则物距增大、像距变小,像变小.(4)因为凸透镜的焦距f=8cm,所以当u=7cm时,u<f,成正立、放大的虚像,不能在光屏上成像.分析表中成倒立实像的实验数据,当物像间距(u+v)最小时,即物距为16cm和像距为16cm时,此时(u+v)最小,则成在光屏上的像的长度为2cm,正好等于发光体的长度.(5)由表中信息可知:f>8cm成实像,f<8cm成虚像,f>16cm成倒立缩小实像等.故答案为:(1)8(2)大于8cm小于16cm(3)变小;变小(4)一定不会;等于(5)f>8cm成实像或f<8cm成虚像或f>16cm成倒立缩小实像.