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

圓心O′

圓心O′

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，直到光屏上的光斑

與所畫圓完全重合

與所畫圓完全重合

，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

20.0

20.0

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。若向右移動光屏，光斑變大，說明本次測出的凸透鏡的焦距比真實(shí)值

小

小

。
（5）在移動光屏的過程中，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？

透鏡外側(cè)沿直線傳播的光與經(jīng)透鏡折射的光在屏上形成無光區(qū)

透鏡外側(cè)沿直線傳播的光與經(jīng)透鏡折射的光在屏上形成無光區(qū)

。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

3

4

π

D

2

3

4

π

D

2

。