初中物理第五章 透镜及其应用复习与提高单元测试课时练习

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一、单选题（本大题共10小题，每小题3分，共30分）
1．如图所示，这是某设计师设计的球形玻璃太阳能发电装置，这一设备收集到的能量可以对智能手机进行充电．球形玻璃相当于一个（ ）
A．凸透镜B．凹透镜C．凸面镜D．平面镜
【答案】A
【解析】球形玻璃中间厚、边缘薄，相当于一个凸透镜。
故选A。
2．如图的六块光学元件，要使左图的光路图成立，则虚线框内应单独放的透镜是（ ）
A．①③B．②④C．①⑤D．②⑥
【答案】A
【解析】由光路图可知，光线能透过该镜，又因为平行光线经过透镜折射后会聚在焦点上，说明虚线框内放置的是凸透镜。①③中间厚、两边薄，均为凸透镜；②④中间薄、两边厚，是凹透镜；⑤是凹面镜；⑥是凸面镜。
故选A。
3．下列关于透镜的说法正确的是（ ）
①凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点
②平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点
③凸透镜的两个焦点之间的距离叫焦距
④经过凹透镜的光线有可能比原来更会聚了一些
A．只有①正确B．只有①②正确
C．只有③④正确D．只有④正确
【答案】A
【解析】①凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有两个实焦点，说法正确；
②只有与主光轴平行的平行光，经凸透镜折射后一定会聚在焦点上，说法错误；
③焦点到透镜光心的距离叫焦距，说法错误；
④凹透镜对光线有发散作用，会聚光线经过凹透镜折射后，说法错误，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．如图所示，是生活中随处可见的透镜。下列关于透镜的说法不正确的是（ ）
A．人脸经摄像头成正立缩小的像
B．电影影片经投影仪成倒立放大的像
C．通过照相机看远处的树是倒立缩小的像
D．透过鱼缸看见的鱼是正立放大的像
【答案】A
【解析】A．摄像头是一个凸透镜，物体在凸透镜的二倍焦距以外，物体成倒立、缩小的实像，故A错误，符合题意；
B．电影机镜头是一个凸透镜，物体在一倍焦距和二倍焦距之间，物体成倒立、放大的实像，故B正确，不符合题意；
C．根据相机的成像原理，当物距大于两倍焦距时，成倒立、缩小的实像，故C正确，不符合题意；
D．鱼缸与缸中的水构成凸透镜，金鱼及金鱼所成的像均在透镜的一侧，所以看到的将是正立的放大的虚像，故D正确，不符合题意。
故选A。
5．小华对下列光学成像实例进行了分析，判断正确的是（ ）
实例：①针孔照相机内所成的像；②潜望镜中看到的景物的像；③放大镜靠近物体时看到的像；④幻灯机屏幕上所成的像；⑤照相机中所成的像。
A．反射成像的有②③⑤B．折射成像的有①③⑤
C．属于虚像的是②③④D．属于实像的是①④⑤
【答案】D
【解析】①针孔照相机内所成的像，成的是倒立、缩小实像，利用的是光的折射；②潜望镜中看到的景物的像，是正立的虚像，利用的是光的反射；③放大镜靠近物体时看到的像，是正立的放大的虚像，利用的是光的折射；④幻灯机屏幕上所成的像，是倒立、放大的实像，利用的是光的折射；⑤照相机中所成的像，成的是倒立、缩小实像，利用的是光的折射，故ABC错误；D正确。
故选D。
6．现代生活，智能手机给人们带来了许多便利。但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。图中关于近视眼的成因及其矫正的原理图正确的是（ ）
A．乙、丁B．乙、丙C．甲、丁D．甲、丙
【答案】D
【解析】近视眼是由于晶状体焦距太短，像落在视网膜的前方，甲图的光线会聚在视网膜的前方；为了使光线会聚在原来会聚点后面的视网膜上，所以应佩戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正，即丙图，所以近视眼的成因及其矫正的原理图是甲丙，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
7．关于如图所示的望远镜，下列说法正确的是（ ）
A．靠近眼睛的镜片为目镜，靠近被观测物体的镜片为物镜
B．它的物镜和目镜都是凹透镜
C．它的物镜相当于投影仪
D．它的物镜与显微镜的物镜成像原理相同
【答案】A
【解析】AB．望远镜是由两组凸透镜组成的，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观测物体的凸透镜叫做物镜，故A正确，B错误；
C．物镜的作用是使得无限远处的物体在凸透镜的焦点附近成一个倒立缩小的实像，相当于一个照相机，故C错误；
D．显微镜的物镜成倒立放大的实像，望远镜的物镜成倒立缩小的实像，两者成像原理不同，故D错误。
故选A。
8．在“重阳节”到来之际，小阳送给奶奶一个放大镜，奶奶借助这个放大镜能够细致欣赏邮票上的图案，如图所示。小阳用该放大镜正对着太阳时，可在距离镜片20cm处得到一个很小很亮的光斑。下列说法正确的是（ ）
A．该放大镜的焦距为10cm
B．奶奶看到的是正立放大的实像
C．邮票到放大镜的距离可能为25cm
D．邮票到放大镜的距离一定小于20cm
【答案】D
【解析】A．小阳用该放大镜正对着太阳时，可在距离镜片20cm处得到一个很小很亮的光斑，最小最亮的光斑的位置为焦点位置，该放大镜的焦距为20cm，故A错误；
B．奶奶看到的是正立放大的虚像，故B错误；
CD．邮票到放大镜的距离小于f，即小于20cm，故C错误，D正确。
故选D。
9．2023年2月哈工大宣布突破EUV光刻机关键技术，光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上，从而制造出集成电路的方法，其工作原理如图所示。若图示中掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像，下列说法正确的是（ ）
A．缩图透镜是凹透镜B．掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以外
C．硅片位于缩图透镜的一倍焦距以内D．要减小硅片上的像，需将掩膜向下移动
【答案】B
【解析】A．由图得，缩图透镜对光线具有会聚作用，是凸透镜，故A错误；
BC．掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像，由凸透镜成像原理得，掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以外，硅片相当于光屏，硅片位于1倍焦距与2倍焦距之间，故B正确，C错误；
D．根据凸透镜成实像时，物远像近像变小的规律可知，要减小硅片上的像，应增大物距，需将掩膜向上移动，故D错误。
故选B。
10．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法中正确的是（ ）
A．蜡烛燃烧变短，光屏上的像也会向下移动
B．此时在光屏上成的像是缩小的
C．该凸透镜的焦距范围为15cm＜f＜30cm
D．保持蜡烛不动把凸透镜移动到35cm处，光屏向右移动，光屏上出现清晰的像
【答案】B
【解析】A．蜡烛燃烧变短后，烛焰向下移动，经凸透镜折射后，根据光线经过凸透镜光心传播方向不变可知，光屏上的像会向上移动，故A错误；
BC．由图中可知，此时物距为u=30cm，像距为v=15cm，此时物距大于像距，故可知此时所成的像为倒立、缩小的实像，则有
u=30cm>2f
f解得凸透镜的焦距范围为
7.5cm故B正确，C错误；
D．保持蜡烛不动，把凸透镜移动到35cm处，则此时的物距为15cm，等于原来的像距，此时光屏到凸透镜的距离为30cm，等于原来的物距，由光路的可逆性可知，此时不需移动光屏，即可在光屏上得到清晰的像，故D错误。
故选B。
二、填空题（本大题共8小题，每空2分，共32分）
11．矿井中所使用的矿灯（如图），优点是光柱射出去后非常集中，几乎相当于平行光，要使小灯泡发出的光变成平行光。则该灯头的镜头镜片应选择 （选填“凸透镜”或“凹透镜”）；小灯泡应放在该透镜的 位置上。
【答案】 凸透镜 焦点
【解析】[1][2]凸透镜对光线有会聚作用，一束平行于主光轴的平行光经凸透镜折射后会交在凸透镜的焦点上，根据光路是可逆的，将小灯泡放在凸透镜的焦点上，在另一侧也可以得到一束平行光。
12．如图所示的望远镜的目镜和物镜都是凸透镜。物体通过物镜成倒立、 的实像，与 成像原理相同。
【答案】 缩小 照相机
【解析】[1][2]用望远镜观察物体时，物镜距离物体较远，大于物镜焦距的二倍，所以物体通过物镜成倒立、缩小的实像。与照相机的工作原理相同。
13．内窥镜可以直接观察人体内部器官的病变。如图所示，这是医学上常用的内窥镜，它是一种在细管顶端装有小型摄像机的医疗器械。它的镜头相当于一个 ，检查时，要看清患处微小的细节，医生应将内窥镜的镜头 （选填“靠近”或“远离”）患处。
【答案】 凸诱镜 靠近
【解析】[1][2]摄像机的镜头相当于凸透镜，成的是倒立、缩小的实像；检查时，要看清患处微小的细节，让观察的位置的像更大，相当于使实像变大，故应增大像距，减小物距，因此应该使内窥镜细管顶端靠近患处。
14．如图所示，人眼的功能类似于照相机。人眼结构中，视网膜到晶状体的距离不变，人眼是通过调节晶状体的厚度，使远近不同物体的像都呈在视网膜上，人看近处物体，晶状体变 （选填“厚”或“薄”）。时间长了眼睛容易疲劳，此时应适当远眺，使睫状体放松，晶状体焦距变 ，这样能舒缓眼疲劳，保护眼睛。
【答案】 厚 大
【解析】[1]长时间看近处物体，相当于物距变小，根据凸透镜成实像时物近像远像变大可知，像距变大，但眼睛的像距不变，相当于像成在了视网膜的后方，因此为使像成在视网膜上，应减小焦距，所以，晶状体变厚。
[2]人眼长时间看近处物体，然后远眺，物距变大，根据凸透镜成实像时物远像近像变小可知，像距变小，但眼睛的像距不变，相当于像成在视网膜的前方，因此为使像成在视网膜上，应增大晶状体（相当于凸透镜）的焦距，所以晶状体变薄。
15．如图为一段物理创新实验视频的截图：图甲为原图，图乙为隔着空茶杯看此图片，图丙为隔着装满水的茶杯看此图片，茶杯到图片的距离相同，产生图丙情形是因为光的折射所形成的 （实像/虚像），此成像特点类似于 （放大镜/幻灯机/照相机）.。
【答案】 实像 幻灯机
【解析】[1][2]茶杯装水后，相当于凸透镜，属于凸透镜成像，是由光的折射形成的。由图可知，看到的是倒立、放大的实像，幻灯机是根据这个原理制成的。
16．如图所示，小勇利用焦距为10cm的放大镜看自己的手指纹时，应将手指放在距放大镜 （选填“大于”、“小于”或“等于”）10cm的位置。当他将手臂伸直，用这个放大镜看窗外远处的物体时，他所看到的是 （选填“倒立放大”、“倒立缩小”或“倒立等大”“正立放大”）的像。
【答案】 小于 倒立缩小
【解析】[1]小勇利用焦距为10cm的放大镜看自己的手指纹时，应将手指放在距放大镜小于10cm的位置，即小于f位置。
[2]当他将手臂伸直，用这个放大镜看窗外远处的物体时，物距大于像距，他所看到的是倒立缩小的像。
17．如图所示是小明在“探究凸透镜成像的规律”实验中看到的一种成像的情况。此时凸透镜所成的像是 （选填“实”或“虚”）像，小明应在凸透镜的在 （选填“左侧”或“右侧”）观像。
【答案】 虚 右侧
【解析】[1][2]由图知，所成的像是由折射光线的反向延长线会聚而成，所以是虚像，不能用光屏呈接到；根据凸透镜成像的规律，当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，因为此时物像同侧，所以要在右侧观像。
18．假期里小冬带着单反相机（镜头可以前后伸缩），在某风景区同一地点，通过调节相机镜头（如图A、B、C所示）对同一景物拍了三张照片（如图甲、乙、丙所示）。拍照时景物到相机的距离 相机的二倍焦距（选填“大于”、“小于”或“等于”），其中丙图照片是用如图 （选填A、B、C）所示相机镜头拍摄的。
【答案】 大于 A
【解析】[1]照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像的原理制成的，拍照时景物到照相机的距离大于照相机二倍焦距。
[2]凸透镜成实像时，物距越小，像距越大，像越大，丙图片中的像大，则像距大，物距小，故丙是用A相机拍摄的。
三、作图题（本大题共2小题，每小题4分，共8分）
19．完成两个透镜中的两条光线的折射光路。

【答案】
【解析】本题考查的是凸透镜和凹透镜的特殊光线；凸透镜中：过焦点的光线经过凸透镜后平行于主光轴，过2倍焦点的位置的光线经过凸透镜后相交于另一侧的2倍焦点处；凹透镜中：过光心的光线经过凹透镜后传播方向不变；对着另一侧焦点入射的光线经过凹透镜后平行于主光轴
20．如图所示，S为一点光源，S'为其像点，请在图中判断出凸透镜的位置并通过作光路图标出该凸透镜右焦点F的位置（提示：用“↑”表示凸透镜并保留作图痕迹）。
【答案】
【解析】由图中可知，物与像在主光轴的两侧，故是凸透镜成实像的情况，连接S和S′，与主光轴的交点为O点，由经过凸透镜光心的光线传播方向不变可知，O点为凸透镜的光心，过O点垂直于主光轴作出凸透镜，由过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出可知，过S′作与主光轴平行的光线，与凸透镜的交点为P点，连接SP，与主光轴的交点即为凸透镜的右焦点F
四、实验题（本大题共4小题，共30分）
21．小明在学习了凸透镜后，想探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关，于是他让平行光通过如图（a）的四个透镜（其中甲、乙和丙、丁是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制成）。

（1）当与主光轴平行的光经过甲、丙两凸透镜后会聚于焦点，如图（b）所示，比较两次实验数据，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越 （选填“大”或“小”），会聚能力越 （选填“强”或“弱”）；
（2）如果要探究凸透镜的焦距大小与材料的关系，应选择甲乙两个透镜，这里主要用到的一个物理研究方法是 ；
（3）如图（c）光的色散现象，如果分别用红光和紫光测同一个凸透镜的焦距，用 （选填“红”或“紫”）光测出的凸透镜焦距更大；
（4）小明用乙透镜测焦距时发现边缘有一小块已经缺损，这会使测得的焦距 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 小 强 控制变量法 红 不变
【解析】（1）[1][2]如图（b）所示，右图凸透镜比较凸一些，焦距较小，会聚能力加强，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越短，会聚能力越强。
（2）[3]如果要探究凸透镜的焦距大小与材料的关系，应选择两个凸透镜球形表面弯曲程度相同，而材料不同，应选择甲、乙（或丙、丁）两个凸透镜，这里主要用到的一个物理研究方法是控制变量法。
（3）[4]根据三棱镜对光线的偏折，由图可以得出，红光被偏折的程度小，紫光被偏折的程度大，当红光和紫光分别平行射向相同的凸透镜时，红光的会聚点，也就是红光的焦点距离透镜远，而紫光的焦点离透镜近，所以红光的焦距大。
（4）[5]小明用乙透镜测焦距时发现边缘有一小块已经缺损，光的会聚点不变，只是会聚的光线变少，则测得的焦距不变。
22．在“探究凸透镜成像规律”实验中：
（1）如图甲所示，将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为 cm。
（2）在光具座上将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一 上，这样做的目的是使像呈现在光屏的中央。
（3）在如图乙所示位置，恰能在光屏上得到烛焰清晰的像，此时成像原理与 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）相同。
（4）在图乙中若将蜡烛适当拿近透镜少许，为使光屏上依旧出现清晰的像，光屏应适当 （选填“靠近”或“远离”）透镜，再次得到清晰像的大小会 （ 选填“变大”、变小“或不变”）。
（5）在如图之所示位置，根据光路可逆可知，如果保持蜡烛和光屏的位置不变，把凸透镜向左移到光具座上 cm 刻度线处，可以在光屏上再次得到烛焰清晰的像
（6）当光屏上呈现清晰的像时，不改变图中蜡烛和透镜位置：
①若将凸透镜换成焦距相同但镜面较小的凸透镜，再次做实验，光屏上所成的像与原来相比 （选填“变小”“变暗”或“变不完整”）了；
②若将凸透镜换成镜面大小相同焦距稍小的凸透镜，再次实验，则需将光屏 选填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像，光屏上所成的像与原来的像相比 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】 10.0 高度 照相机 远离 变大 35 变暗 向左 变小
【解析】（1）[1]由图甲可知，一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小、最亮的光斑，该凸透镜的焦距为
（2）[2]在“探究凸透镜成像规律”的实验中，为了使像成在光屏的中央，便于观察，应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调节在同一高度。
（3）[3]如图乙所示，可知物距大于像距，根据凸透镜成像规律知，此时成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同。
（4）[4][5]在图乙中若将蜡烛适当靠近透镜少许，根据凸透镜成实像时物近像远像变大的规律，可知所成的像变远且像变大，故光屏应远离凸透镜可再次得到清晰的像，再次得到的清晰的像变大。
（5）[6]由图乙可知此时物距为30 cm，像距为15 cm，根据光路可逆性，物距应变为15 cm，像距变为30 cm，故凸透镜应移动到35 cm刻度线处，可再次在光屏上得到清晰的像。
（6）[7]将凸透镜换成焦距相同但镜面较小的凸透镜，透过凸透镜的光线将变少，所以所的像变暗。
[8][9]如果将凸透镜换成镜面大小相同焦距稍小的凸透镜，比起原来就相当于将物距变大了，根据凸透镜成实像时物远像近像变小的规律，那么像距就要减小，像变小，则光屏要靠近凸透镜，即向左移动才能成清晰的像，且光屏上所成的像与原来的像相比变小了。
23．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10cm。用米尺在水平桌面上画一直线并标明刻度，将透镜固定在50cm处，实验装置如图所示。
（1）当把点燃的蜡烛放在20cm刻度处时，首先应该调节凸透镜、光屏和蜡烛，使它们的中心位置大致在 。点燃蜡烛应在调整高度之 （“前”或“后”）。实验时间过长时，蜡烛将会消耗，如果不随时调整高度，光屏上的像将会向 （“上”或“下”）移动。
（2）重新调整后，保持蜡烛、凸透镜的位置不变，为了找到清晰的像，应将光屏移到 cm的刻度范围内，才能在光屏上得到一个倒立缩小的实像。
（3）当把蜡烛移到35cm刻度处时，移动光屏可得到一个倒立、 的实像。照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时，与这种成像规律相同的是 。
（4）此时，若有一只蝴蝶落到凸透镜上，则光屏上 成完整的烛焰的像（填“能”或“不能”）。
（5）当移到43cm刻度处时，应该是从 这一侧透过透镜看到在 这一侧所成的放大的像（都是选填“光屏”或“蜡烛”）。
【答案】 同一高度上 前 上 60~70 放大 投影仪 能 光屏 蜡烛
【解析】（1）[1]做凸透镜成像实验应在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜、光屏，凸透镜必须位于蜡烛和光屏之间，使它们的中心大致在同一高度上，目的是成像在光屏的中心。
[2]点燃蜡烛应在调整高度之前，应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
[3]蜡烛将会消耗，物体向下移动，像将向上移动。
（2）[4]由凸透镜成像规律可知，物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距。则应将光屏在光具座上移到60cm~70cm的刻度范围内，才能在光屏上得到一个倒立缩小的实像。
（3）[5][6]蜡烛在35cm处，则此时物距为
u =50cm-35cm=15cm
此时f（4）[7]若有一只苍蝇落到凸透镜上，遮住凸透镜的一部分，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成完整的像，只是折射光线减少，会聚成的像变暗。
（5）[7][8]透镜位置不变，将蜡烛移到标尺上43cm处物距
u=50cm-43cm=7cmu24．我国中小学生近视已经成为一个非常严重的社会问题，某兴趣小组研制了如图所示的实验装置来探究眼睛成像原理。他们用水透镜模拟眼睛，光屏模拟视网膜，通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。
（1）实验时，首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在 上；
（2）三者摆放位置如图甲所示，在光屏上成了一个清晰的像，该像为倒立、 的实像。此时水透镜的焦距f的大小可能为 （填入字母代号）；
A．24cm B．13cm C．10cm
（3）用水透镜模拟正常眼睛，将图甲中的蜡烛移动到光具座上40cm刻度处，光屏不动，此时应对水透镜 （选填“注水”或“抽水”），使其焦距变 （选填“长”或“短”），才能在光屏上重新得到一个清晰的像；
（4）用水透镜模拟小北的近视眼，如图乙所示，若小北不戴近视眼镜时恰好能看清图中位置上的蜡烛，若在虚线框内安装适当度数的近视眼镜的镜片，为了能在光屏上呈现清晰的像，光屏应 （选填“靠近”或“远离”）水透镜；
（5）水透镜上飞来一只小飞蛾附着在其表面，在光屏上 （选填“会”或“不会”）看到蜡烛完整的像。
【答案】 同一高度 缩小 B 注水 短 远离 会
【解析】（1）[1]在实验开始时，烛焰、水透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央。
（2）[2]由图甲可知，蜡烛距离水透镜的距离，即物距为
u=70cm－20cm＝50cm
在水透镜的另一侧的光屏到水透镜距离，即像距为
v=90cm－70cm＝20cm
则物距大于像距，根据凸透镜成像原理知，当物距大于像距，凸透镜成倒立缩小的实像。
[3]此时物距大于二倍焦距，即
像距位于一倍焦距和二倍焦距之间，即
f＜20cm＜2f
解得焦距f的大小可能为
10cm＜f＜20cm
故B符合题意，AC不符合题意。
故选B。
（3）[4][5]由题意知，将图甲中的烛移动到光具座上40cm处时，物距减小，所以要想在像距不变的情况下，在光屏上得到一个清晰的像需要将凸透镜的焦距变短，需要使凸透镜对光线的会聚能力变强，故应对水透镜注水。
（4）[6]由图乙知，水凸透镜前放置近视镜的镜片后，由于近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像，若想再次呈现清晰的像，在蜡烛、凸透镜位置不变的情况下，需将光屏远离凸透镜，直到得到清晰的像。
（5）[7]物体有无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像；当飞蛾遮住凸透镜的一部分，另外部分仍能折射光线成像，所以光屏上可以看到蜡烛完整的像，只是会聚光线比原来变少，像变暗了。