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D
倒立

缩小
$<$
$L_0-2L$
C
【分析】本题考查凸透镜成像规律的应用,解题思路是:先明确缩图透镜为凸透镜,其作用是成缩小的实像,再结合凸透镜成像规律逐一分析各选项,判断对错。
【解析】缩图透镜属于凸透镜,用于成缩小的实像。A选项:矫正近视眼需用凹透镜,凸透镜用于矫正远视眼,故A错误;B选项:根据凸透镜成像规律,当物体(镂空掩膜)位于凸透镜二倍焦距以外时,成倒立、缩小的实像,因此镂空掩膜应在缩图透镜的二倍焦距以外,故B错误;C选项:由题意“恰好能使镂空掩膜缩小的像成在硅片上”,可知成的是倒立、缩小的实像,不是放大的,故C错误;D选项:硅片用来承接像,相当于光屏,故D正确。
【答案】D
【知识点】凸透镜成像规律、透镜的应用
【点评】本题结合光刻技术考查凸透镜成像的应用,属于基础题,需牢记凸透镜成像规律及透镜矫正视力的相关知识,难度不大。
【难度系数】0.7
【分析】
解决本题需掌握凸透镜成像规律:实像为倒立的,物距、像距与焦距的关系,以及光路可逆原理。
第(1)问:凸透镜成实像时像均为倒立,蜡烛变短后烛焰下移,根据实像倒立的特点,像会向上移动;
第(2)问:保持蜡烛和光屏位置不变移动透镜,利用光路可逆,第一次成像的物距、像距互换,原物距小于像距,互换后物距大于像距,对应成缩小的像;
第(3)问:第一次成放大实像时,物距L满足f<L<2f,故f<L;结合蜡烛与光屏距离L₀,第一次像距为L₀-L,第二次物距为L₀-L、像距为L,因此两次透镜间距为(L₀-L)-L=L₀-2L。
【解析】
(1) 凸透镜成实像时,像的特点是倒立,因此图甲中光屏上的清晰像为倒立;蜡烛燃烧变短,烛焰位置下移,由于实像与物体上下颠倒,所以像会向上移动,位于光屏中心上方。
(2) 保持蜡烛和光屏位置不变,向右移动凸透镜,根据光路可逆原理,第一次成像的物距和像距互换:第一次物距u=L,像距v=L₀-L,互换后新物距为v=L₀-L,新像距为u=L,此时物距大于像距,光屏上成清晰的缩小的像。
(3) 第一次成倒立放大的实像,根据凸透镜成像规律,当f<u<2f时成放大实像,此处u=L,故f<L;蜡烛与光屏间距为L₀,第一次像距为L₀-L,第二次成像时物距为L₀-L、像距为L,因此透镜两次位置A、B的距离s=(L₀-L)-L=L₀-2L。
【答案】
(1) 倒立;上 (2) 缩小 (3) <;$L_0-2L$
【知识点】
凸透镜成像规律;实像特点;光路可逆
【点评】
本题综合考查凸透镜成像规律的应用,涉及实像的性质、光路可逆的运用及几何距离计算,需学生熟练掌握成像规律并结合题目条件分析,是凸透镜成像的典型题型。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决本题,需结合凸透镜成像规律分析。首先明确:AO是物距$ u = AO = 8\ \mathrm{cm} $,OB是像距$ v $,由$ AO < OB $可知$ v > 8\ \mathrm{cm} $。根据凸透镜成像规律,当物体位于一倍焦距和二倍焦距之间($ f < u < 2f $)时,成倒立、放大的实像,此时像位于二倍焦距以外($ v > 2f $)。由此可推导焦距的范围,再结合选项判断。
【解析】
已知物距$ u = AO = 8\ \mathrm{cm} $,像距$ v = OB $,且$ AO < OB $,故$ v > 8\ \mathrm{cm} $。
根据凸透镜成像规律:当$ f < u < 2f $时,$ v > 2f $。
将$ u = 8\ \mathrm{cm} $代入$ f < u < 2f $,得:
$ f < 8\ \mathrm{cm} < 2f $,解此不等式得$ 4\ \mathrm{cm} < f < 8\ \mathrm{cm} $;
同时,由$ v > 2f $且$ v > 8\ \mathrm{cm} $,进一步确认$ f $需满足上述范围。
对比选项,只有$ f = 6\ \mathrm{cm} $在$ 4\ \mathrm{cm} < f < 8\ \mathrm{cm} $范围内,因此选C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,关键是根据物距、像距的关系推导焦距的取值范围,需熟练掌握凸透镜成实像时物距与焦距、像距与焦距的关系。
【难度系数】
0.5