学习小组用图*所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验,发现像的大小不同,亮度也不一样. (1)关于...
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学习小组用图*所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验,发现像的大小不同,亮度也不一样.
(1)关于像的亮度与哪些因素有关,他们提出以下猜想:
猜想1:与小孔到光屏的距离有关;
猜想2:与小孔的形状有关;
猜想3:与小孔的大小有关.
①类比利用太阳光测凸透镜焦距时,光屏从焦点处远离透镜过程中,光斑越大越暗的现象,可判断猜想1是_________的.
②验*猜想2时,固定烛焰、纸筒和光屏的位置,更换使用如图乙所示的三个小孔进行实验,分别观察比较所成像的亮度.他们实验中存在的问题是______________________.
③为验*猜想3,固定烛焰、小孔和光屏位置,只改变圆孔直径,观察到的现象如下表.
实验现象表明:在小孔成像清晰时,_____________________.
(2)学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究.
①在纸筒底部中心开一小孔a,又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c,光屏上观察到三个像.在b、c两孔处放置两相同的三棱镜,移动光屏到图*位置时,光屏上只出现一个清晰的更亮的像.则b、c两小孔处三菱镜放置的方式可能是________.
②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔,并在小孔处放置棱镜,所成的像都与b、c两孔处三棱镜所成的像重合,则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要________(选填“大”或“小”).
③若开一个大孔,并在大孔处放一合适的凸透镜替代上述所有棱镜后,恰能在图*位置光屏上呈现清晰的像,则此像是_______的倒立实像;若只用a孔替代凸透镜,在图*位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比,像的亮度________,像的大小_________.
【回答】
正确 没有控制小孔的大小相等 小孔越大亮度越亮 C 小 缩小 更亮 相等
【解析】
(1)①根据题意知道,当光屏从焦点处远离透镜过程中,出现光斑越大越暗的现象,则说明像的亮度与小孔到光屏的距离有关,故可判断猜想1是正确的;
②要探究像的亮度与小孔的形状的关系,则需要控制孔的大小不变,只改变形状,而图乙中即改变了孔的形状,没有改变孔的大小,所以,此过程中存在的问题是:没有控制小孔的大小相等;
③分析表格的实验数据知道:在小孔成像清晰时,小孔越大,像的明亮程度越亮;
(2)①三棱镜具有偏折光的能力,要想使光都会聚在光屏中心的位置,则在bc两处放置的三棱镜的方式可能是凸透镜的形状,即图C的形状;
②在b、c两孔之间再开若干个小孔,并在小孔处放置棱镜,此装置类似凸透镜,过光心时传播方向不变,越靠近光心的光线偏折程度的越小,故则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小;
③根据图知,物距大于像距,可以判断出此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像,因为凸透镜和小孔都成倒立缩小的实像,像距和物距相等,所以像的大小是相等的,因为入*到凸透镜上的光数量较多,经凸透镜折*后,经过的像点的光线多,所以看起来亮一些
(2)①因为凸透镜对光线有会聚作用,三棱镜具有偏折光的能力,所以,要想使光都会聚在光屏中心的位置,则在bc两处放置的三棱镜的方式应是凸透镜的形状,即图C所示的形状。
②根据题意知道,在b、c两孔之间再开若干个小孔,并在小孔处放置棱镜,此装置类似凸透镜,由于过光心时传播方向不变,越靠近光心的光线偏折程度的越小,所以光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小些。
③由图知道,此时物距大于像距,所以此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像,由于像的大小由物距和像距共同决定,物距和像距都不变,像的大小不变,但凸透镜越大,像越亮,因为入*到凸透镜上的光数量较多,经凸透镜折*后,经过的像点的光线多,所以看起来亮一些。
【点睛】
本题考查的是小孔成像的探究和凸透镜成像的应用,考查了根据题中信息分析解答能力,有一定的难度。
知识点:光的直线传播
题型:实验,探究题
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