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和规律
【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
2
u
f
，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 2 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。
④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在 2 f
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
物距与焦距的关系
物距 u/cm
像的性质
像距 v/cm
实虚
大小
正倒
2
u
f
2
u
f
2 f
u
f
u
f
u
f
【实验结论】：
物距
像的性质
像距
应用
倒、
正
放、缩
虚、实
u>2f
倒立
缩小
实像
f<v<2f
照相机
f<u<2f
倒立
放大
实像
v>2f
幻灯机
u<f
正立
放大
虚象
不考虑
放大镜
【考点方向】：
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）。其中利用太阳光
来寻找焦点时一定要： 让太阳光正对透镜（使光线平行于透镜主光轴）
。
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
。
8 、用不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，光屏上的像 仍是完整的，只是会变暗 。
【创新母题】：：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 ）在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在
上，这样做的目的是：
。
（ 2 ）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
（ 3 ）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，此时光屏上成 、 的 像。
（ 4 ）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。
（ 5 ）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，该镜片对光线具有 作用。
（ 6 ）实验中，蜡烛燃烧一 段 时间后变得 越 来 越 短， 那么 在光屏上看到的像会 （选填“上移 / 不动 / 下
移”），若让像 回 到光屏中央位置， 你 的操作是： 。
（ 7 ）如 果 在如图所示位置时，用一不透明纸带把透镜上半部分遮挡住， 那么 看到的像会如何变 化
（选填“像部分 消失 / 像完整不变 / 像完整变暗”）；
【 答案 】：
（ 1 ）同一 水 平直线；使像成在光屏的中央；
（ 2 ）等大；
（ 3 ）右；倒立；缩小；实；
（ 4 ）不能；不能；
（ 5 ）远 视 ；会 聚 ；
（ 6 ）上移；向上移动蜡烛（或向下移动透镜或向上移动光屏）
（ 7 ）像完整变暗；
【 解析 】：
（ 1 ）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使 它 们的中心
与烛焰中心大致在在同一 水 平直线上。其目的是使像成在光屏的中央；
（ 2 ） 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 ；
（ 3 ）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；
（ 4 ）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；
（ 5 ）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，
对光线 起 到 了 会 聚 作用，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。
（ 6 ）实验一 段 时间蜡烛变短， 由 于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将移动到光屏的上方。 根据 成
像的规律可以把光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动 。
（ 7 ）蜡烛火焰可 视 为无 数 个发光点， 每 个发光点都会发出无 数 条光线， 总 有部分光线 经 过透镜 折射 后 汇
聚 在光屏上成像；遮挡住透镜的部分后， 经 过透镜的 折射 光线会变 少 ， 则 光屏上的像会变暗。
练习 1 ：（ 2019• 南京 ）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。图中中一 束 平行光 射 向凸透镜，
光屏上得到一个最小、最亮的光 斑 （ 未画 出）。
（ 1 ）图 乙 中烛焰在光屏上 恰 好成一清晰的像（ 未画 出）， 则 该像是倒立、 的实像。
（ 2 ）若在图 乙 中将凸透镜移到 55cm 刻度线处， 则 将光屏移动到 cm 刻度线处，可以再次看到清晰的
像。
（ 3 ）若在图 乙 中烛焰和凸透镜之间放一近 视 眼镜的镜片， 则 将光屏向 （选填“左”或 “右”，下
同）移动 才 能再次 肴 到清晰的像 .
（ 4 ）若在图 乙 中用 塑料吸管 对 准 A 点 沿垂 直于纸 面 方向 持 续用 力吹气 ，发现光屏上“烛焰 尖 部”变模 糊 ，
则 将光屏向 移动，“烛焰 尖 部” 又 会变清晰。
【 答案 】：（ 1 ）放大；（ 2 ） 75 ；（ 3 ） 又 ；（ 4 ）左。
【 解析 】：
(1) 由 题图 甲 可 知 凸透镜的焦距 f=10 cm, 由 题图 乙 可 知 , 凸透镜所成的像为实像 , 物距 u=15 cm, 像距 v=30
cm,u<v, 此时 f<u<2f, 故 成倒立、放大的实像。
(2) 将凸透镜移到 55 cm 刻度线处时 ,u=20 cm, 则 u=2f, 所以 v=2f=20 cm, 故 将光屏移动到 75 cm 刻度线处。
