3edu教育网 第三章 透镜及其应用 一、复习要点 （一）、透镜 1、透镜的种类 ①凸透镜：中间厚，边缘薄。 ②凹透镜：中间薄，边缘厚。 2、几个名词 ①主光轴：通过两个球面球心的直线。 ②光心：（O）即薄透镜的中心。性质：通过光心的光线传播方向不改变。 ③焦点（F）：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。 ④焦距（f）：焦点到凸透镜光心的距离。 3、填表： 名称 又名 眼镜 实物形状 光学符号 性质 凸透镜 会聚透镜 老花镜 对光线有会聚作用 凹透镜 发散透镜 近视镜 对光线有发散作用 说明：凸透镜对光线的会聚作用是指折射光线相对于入射光线，向主轴方向偏折；凹透镜的发散作用是折射光线相对于入射光线向远离主轴方向偏折。 4、典型光路及透镜的几条特殊光线 凸透镜的三条特殊光线： ①跟主光轴平行的光线通过凸透镜折射后过焦点 ②通过光心的传播方向不改变 ③过焦点的光线通过凸透镜折射后与主光轴平行 凹透镜的三条特殊光线： ①跟主轴平行的光线通过凹透镜折射后其折射光线的反向延长线过焦点 ②通过光心的传播方向不改变 ③指向另一侧焦点的光线通过凹透镜折射后跟主光轴平行 （二）、生活中的透镜 1、照相机：成倒立、缩小的实像。 2、投影仪：成倒立、放大的实像。 3、放大镜：成正立、放大的虚象。 4、实像和虚像的区别 ①实像是由实际光线会聚而成的像；虚像不是由实际光线会聚而成的像，而是由实际光线的反向延长线会聚而成的像。 ②实像既可用光屏承接，又可用眼睛看到；虚像不能用光屏承接，而只能用眼睛看到。 ③实像总是倒立的，虚像总是正立的。 （三）、凸透镜成像的规律 1、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。 若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有： ①蜡烛在焦点以内； ②烛焰在焦点上 ③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度； ④蜡烛到凸透镜的距离稍大于 焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。 2、实验结论：（凸透镜成像规律）具体见下表: 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
2f 投影仪 uu 放大镜 ３、对规律的进一步认识： ⑴u＝f是成实像和虚象，正立像和倒立像，像物同侧和异侧的分界点。 ⑵u＝2f是像放大和缩小的分界点 ⑶当像距大于物距时成放大的实像（或虚像），当像距小于物距时成倒立缩小的实像。 ⑷成实像时： ⑸成虚像时： （四）、眼睛和眼镜 1、成像原理: 从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立，缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。 2、近视眼的形成及矫正 产生近视眼的原因是晶状体太厚，折射能力太强，或者眼球在前后方向上太长。利用凹透镜矫正。 3、远视眼的形成及矫正 产生远视眼的原因是晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短。利用凸透镜矫正。 4、近视眼与远视眼的区别 近视眼看得清近处的物体，看不清远处的物体；远视眼看得清远处的物体，看不清近处的物体。近视眼是由于物体的像落在视网膜的前面而看不清，远视眼是由于物体的像落在视网膜的后面而看不清。 5、眼镜的度数 眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦距的倒数乘以100（透镜焦距的倒数叫做透镜焦度）。凸透镜（远视镜片，即老花眼镜）的度数是正数，凹透镜（近视镜片，即近视眼镜）的度数是负数。 （五）、显微镜和望远镜 1、显微镜: 显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，道理就像投影仪的镜头成像一样；目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。 2、望远镜:有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。 二、重难点例题分析 例1、 有一副眼镜，如何能知道它是凸透镜还是凹透镜？ 解析：凸透镜与凹透镜对光的作用不同，成像情况也不同，凸透镜能使光线会聚，有实焦点，能成实像；凹透镜能使光线发散，没有实焦点，也不能成实像，利用它们的这些性质，就可以通过简便的方法来区分它们。 解答：方法一：眼镜对着太阳光移动，如果透过的光能会聚在一起成为光点，说明是凸透镜，否则是凹透镜. 方法二：把手指放在靠近眼镜的一侧，从另一侧透过眼镜观察手指，若看到手指放大的像，则说明是凸透镜，否则是凹透镜. 方法三：把眼镜对着远处的电灯丝，如果在光屏上能看到灯丝倒立、缩小的实像，眼镜就是凸透镜，如果在光屏上得不到灯丝的像，这个眼镜就是凹透镜. 例2、在图3-5中的虚线框内的适当位置，填入符合要求的面镜或透镜. 图3-5 解析：A、B、C三图中的入射光线相同，均为平行光。将各图中 的光线延长或反向延长（注意单箭头光线和双简头光线），它们的交点为入射点，即面镜或透镜所在的位置。再由出射光线就可以确定它们对光是反射还是折射，从而确定是透镜还是面镜。由此可定出图C中平面镜是斜放的，通过画图还可知图A中的光线经过透镜后发散，框内装的是凹透镜；B图中的光线先会聚再发散，框内装的是凸透镜.
答案
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：如图3-6所示。 图3-6 评注：这类问题属于光学中“黑盒子”问题，这类问题较复杂、综合性较强。解 决这种问题的一般思路是： （1）将对应的入射光线和出射光线连接起来形成光路； （2）根据光线在盒中是反射还是折射，判断其中到底是面镜还是透镜； （3）入射光线和射出光线的交点，为面镜或透镜所在位置. (4)根据面镜或透镜对光线的作用判断面镜或透镜的种类. 例3、在做“研究凸透镜成像”的实验中发现，当蜡烛到透镜焦点的距离是10 cm时，在透镜另一侧的光屏上得到一放大的像，则下列判断错误的是 A.该透镜的焦距大于10 cm B.当该蜡烛距凸透镜10 cm时，可成一 放大的像 C.当蜡烛到透镜的距离是20 cm时，在光屏上可得到一缩小的像 D.当蜡烛到透 镜的距离是8 cm时，在光屏上得不到烛焰的像 解析：当透镜距焦点的距离是10 cm时，成放大的实像，说明物距u=10cm+f在f与2f之间，即f<10cm+f<2f，解得f>10 cm，所以A、B、D选项的判断是正确的，而当u=20 cm时，u小于2f，所以不可能成倒立缩小的实像。所以C选项的判断是错误的。因此，应选C。 例4、由课本70页“科学世界·眼镜的度数”知道，老花镜的“度数”等于它的焦距的倒数乘100。请设计一个测老花镜度数的最简单的方法。要求写出所用器材、操作步骤和
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. 解析：由题意知，只要测出了眼镜的焦距，就可计算出眼镜的度数。所以测老花镜度数的问题就转化到测老花镜的焦距了。 测老花镜（凸透镜）度数的简单方法如下： 器材：刻度尺. 步骤： （1）睛天时把镜片放在阳光下，使光线与镜片垂直. (2)调整镜片与地面的距离，使地面上的光点（或光盘）最小，最清楚. (3)用刻度尺测量镜面到地面上光点距离（
记录
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结果单位是米）用f表示. 计算公式：镜片度数D= . 例5、图3-7是关于眼的示意图，请据图回答： （1）分别填上近视眼、远视眼、正常眼。 （2）图中甲眼、丙眼比较，不同点是： a____ ；b_____ 。 解析：（1）甲图通过晶状体的平行光线，还未到达视网膜就已聚成焦点，而当光线到达视网膜时又都分散，这样就看不清远处的物体.是近视眼；乙图通过晶状体的平行光 图3-7 线，到达视网膜时，还没有会聚，形成的物像落在视网膜的后方，这样就看不清物体，是远视眼；丙图通过晶状体的平行光线，会聚到视网膜上，这是正常眼。 (2)甲图是近视眼，丙图是正常眼，近 视眼的视网膜距晶状体太远，晶状体太凸，折光能力强，和正常眼不同. 解答：（1）近视眼，远视眼，正常眼 （2）视网膜距晶状体太远；晶状体太凸 例6、在“研究凸透镜成像”的实验中，点燃的蜡烛分别放在a、b、c、d、e五个位置，如图3-8所示。其中蜡烛放在 处所得的实像最小，放在 处所 图3-8 得的实像与烛焰大小相同，放在 处所得到的实像比烛焰大，放在 处能看到放大虚像。 解析：根据凸透镜成像的规律，当物体成实象时，物距越大，像越小，所以物体在a点时实象最小；当物体到凸透镜的距离等于两倍焦距时，成等大的实象，所以放在b点成等大的实象；当物体到凸透镜的距离大于焦距小于两倍焦距时，成放大的实象，所以放在c点成放大的实象；当物体到凸透镜的距离小于焦距时，成放大的虚象，所以放在e点看到虚象。 解答：a b c e 三、综合练习 1、一些透镜的截面如图3-9所示，在这些透镜中： （1）属于凸透镜的是__________，它们的共同特点是_______________。 (2) 属于凹透镜的是__________，它们的共同特点是__________________。 图3-9 图3-10 图3-11 2、常用体温计的刻度部分为三棱体，横截面如图3-10所示，其正面呈圆弧形，这样就可看清体温计内极细的水银柱，以便于读数，这是因为圆弧形玻璃的作用相当于____ ，使我们能看到水银柱放大后的____像。 3、如图3-11所示，小明用一个透镜观看书上的一个英文单词，他看到了两个字母“YS”的放大的像．这个透镜是_ _____透镜，这种透镜对光线有______作用，利用这种透镜可制成的光学仪器有______ (只需填写一种)。 4、望远镜物镜的作用是使远处的物体在__________附近成实象，目镜的作用相当于一个____ ______，用来把这个像__________。天文望远镜的物镜口径做得较大，是为了__________。 5、显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用相当于一个__________，靠近眼睛的是_________，靠近被观察物体的是_________，物体经_________成一个放大的像，这个像再经_________放大，就可以看到肉眼看不见的小物体了。 6、我们能不能看清一个物体，与物体对我们的眼睛所成的“视角”大小有关，物体离我们越近，“视角”越_________，看物体越清楚。 7、画出图3-12中两条光线的折射光路。 8、一条光线与凸透镜主光轴夹角为 60°，斜向上入射到放在主光轴上方的平面镜上，如图3-13所示，入射光线与镜面夹角为30°，请完成经平面镜反射后的光路，并标明光射向平面镜时的反射角的度数。 9、(09年宁夏)某同学做“研究凸透镜成像规律”的实验,当他把蜡烛移到距离透镜36㎝的地方时,在光屏上观察到如图3—14所示的像,则该凸透镜的焦距可能是 ( ) A.40㎝ B.30㎝ C.20㎝ D.10㎝ 图3—14 10、放投影片时，在屏幕上得到的是胶片上图像的（ ） A.正立放大的虚像 B.正立放大的实像 C.倒立放大的虚像 D.倒立放大的实像 10、（09年江西）如图3—15所示，F为凸透镜的两个焦点，A＇B＇为物体AB的像，则物体AB在 （ C ） A．图中Ⅰ区域，比A＇B＇大，箭头方向向上 B．图中Ⅱ区域，比A＇B＇大，箭头方向向下 C．图中Ⅲ区域，比A＇B＇大，箭头方向向上 D．图中Ⅳ区域，比A＇B＇小，箭头方向向下 11、（09年芜湖市）风景旖旎的镜湖，各式现代建筑环湖矗立，充满时代气息。如图3—16所示，建筑物在湖中的“倒影”是由光的_________所形成的________ (选填“实像”或 图3—16 “虚像”)．这些“倒影”看起来比建筑物本身“暗”一些，主要是因为建筑物的光射到水面时，有一部分发生____________进入了水中；拍摄该照片的照相机镜头相当于________透镜，这种透镜对光线具有______________作用，可用来矫正_________(选填 “近”或“远”)视跟。 实验方法 实验原理 12、如图3-17所示，透明 玻璃瓶内有一细棉线，细线下端系有一个泡沫塑料小球．请你设计一个实验，在不打开瓶盖和不损坏玻璃瓶的情况下，使瓶内的细棉线断掉．（器材可根据需要自选） 13、（09年荆门）李云和张芳合作探究“凸透镜成像规律”（如图3—18，物距用u表示，焦距用f表示）。当u>2f时，光屏上得到一个清晰、倒立、缩小的 像（选填“虚”或“实”）；若想得到一个清晰放大的实像，蜡烛应向 凸透镜的方向移动，同时光屏应向 凸透镜的方向移动（两空都选填“远离”或“靠近”）；若无论怎样移动光屏都不能得到蜡烛的像，说明u f（选填“>”、“=”或“<”）。 14、在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中： (1)测量凸透镜的焦距如图3-19所示，则该凸透镜的焦距为_____cm． (2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_______________上。 (3)当烛焰距凸透镜30cm时，移动光屏可 图3-19 在光屏上得到一个清晰的倒立、____ 的实像，_______ 就是利用这一成像规律工作的(填光学仪器)。 15、小宇最喜爱的玩具是叔叔送给他的生日礼物，那是三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别由玻璃、水晶、塑料制成。现在小宇想要探究“大小、形状相同的凸透镜的焦距与制作材料是否有关”，请你帮他设计这次探究的全过程，完成如下的工作： ①、这次探究所需的要器材有哪些？请你写出来。 ②、请你写出探究的主要步骤。 ③、请你设计出实验现象或实验数据记录表格。 ④、在这次探究过程中，你所运用的一种主要的科学研究方法是什么？ 16、请仔细阅读下文，按要求回答问题。 人类的眼睛 人类的眼睛很像一架照相机。眼睛与照相机的不同之处是：人的眼睛是通过调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距来获得清晰的 、缩小的实像，如图3-20所示；普通照相机是在物距确定的情况下通过改变像距使像变得清晰。由眼睛的调节作用所能看清的最远点，叫远点，正常眼的远点在极远处。眼睛所能看清的最近的点，叫近点，正常眼的近点约距眼睛10cm。眼睛是人体的重要器官，长时间的用眼，比如看书，看电视、计算机，都可以引起眼睛的疲劳，眼睛疲劳常见症状是头疼脑涨、眼睛发干。看物体时间较长也不易感到疲劳的距离叫明视距离，正常眼的明视距离25cm。 (1)请把文中像的性质补充完整。 (2)人的眼睛是通过改变晶状体的 获得清 晰的像，普通照相机是在物距确定的情况下通过改变 使像变得清晰。 (3)根据上文，你认为人的正常眼睛的观察范围是： (填以下选项)。 A．0～1 0cm B．10cm～25cm C．10cm一极远处 D．0～25cm (4)如何预防眼睛疲劳，请你提出一条合理化建议： 。 图3-20 透镜及其应用答案 1 A B D 中间厚边缘薄 C E 中间薄边缘厚 2、凸透镜 正立的虚 解析：体温计的表面为圆弧形，中间厚，边缘薄，相当于凸透镜.能使体温计内极细的水银柱放大，成放大的虚像. 3、凸 会聚 幻灯机（或照相机、放大镜、投影机） 4、焦点，放大镜，放大，会聚星体发出的更多的光 5、凸透镜，目镜，物镜，物镜，目镜 6、大 7 8 9、D 10、D 11、C 12、反射 虚象 折射 凸透镜 会聚 远 13、【分析】本题要求在 不打开瓶盖和不损坏玻璃瓶的情况下，使瓶内的细棉线断掉．要想法借助将光聚集到棉线上将棉线烧断． 【解答】用凸透镜将太阳光会聚到瓶中棉线上；凸透镜对光有会聚作用．（其它答案只要合理也算对） 14、.实；靠近；远离；＜（或＝） 15、答案：（1）9.4(9.2—9.5) (2)同一高度 (3)缩小；照相机 16、三种材料制成的凸透镜、刻度尺、光屏 ①将玻璃凸透镜正对太阳光，在凸透镜的后面用光屏前后移动，直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑为止，用刻度尺测出光屏到凸透镜的距离即为焦距f1。 ②用水晶凸透镜和塑料凸透镜分别重复步骤①。测出它们的焦距f2和f3。 ③比较f1、f2和f3得出结论。 （3）记录现象或实验数据的表格。 材料 焦距/㎝ 玻璃 水晶 塑料 17、答案：(1)倒立；(2)焦距(或弯曲程度)，像距；(3)c；(4)让物体与眼睛的距离为25 cm (或不要长时间看书，中间要适当休息，或多做眼保健操)(其他建议合理即可)
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