15.學(xué)過透鏡知識后,小明實(shí)驗(yàn)小組在光學(xué)實(shí)驗(yàn)室(暗室)想對學(xué)過的知識進(jìn)行深入研究,可用的器材有:光源S(視為點(diǎn)光源)、圓形凸透鏡(直徑為D)、光具座、光屏(足夠大)。經(jīng)討論他們決定先從測凸透鏡的焦距開始。
(1)在光屏中央畫一個(gè)與凸透鏡直徑相同的圓,找出圓心O′。
(2)將光源、凸透鏡和光屏放在光具座上,調(diào)節(jié)它們的高度,使光源、凸透鏡光心和
在同一水平直線上。
(3)固定凸透鏡的位置,將光源從緊貼凸透鏡的位置緩慢向外移動(dòng),直到光屏上的光斑
,就可以從光具座上讀出凸透鏡的焦距,此時(shí)各器材在光具座上的位置如圖甲所示,該凸透鏡的焦距為
cm。
(4)為了驗(yàn)證測出的焦距值是否準(zhǔn)確,小明提出可以左右移動(dòng)光屏,若光屏上的光斑大小不變,則測出的焦距準(zhǔn)確。若向右移動(dòng)光屏,光斑變大,說明本次測出的凸透鏡的焦距比真實(shí)值
。
(5)在移動(dòng)光屏的過程中,小明發(fā)現(xiàn)在光屏上光斑外側(cè)還有一個(gè)暗環(huán),他猜想可能是凸透鏡的邊框造成的,于是他拆除邊框直接將凸透鏡固定在光具座上,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)暗環(huán)仍然存在。你認(rèn)為暗環(huán)是如何形成的?
。若光源S在左焦點(diǎn)上,光屏在右焦點(diǎn)處,如圖乙所示,請你算出此時(shí)暗環(huán)的面積等于
。