1、第3讲 透镜及其应用,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点一透镜 1.凸透镜和凹透镜,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,2.粗略测量凸透镜焦距的方法:使凸透镜正对太阳光(太阳光可以看成平行光,使太阳光平行于凸透镜的主光轴),下面放一张白纸,调节凸透镜到白纸的距离,直到白纸上光斑最小、最亮为止,然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。 特别提示(1)凸透镜有两个实焦点,凹透镜有两个虚焦点。 (2)凸透镜表面的凸起程度(厚度)决定了其焦距的长短。凸透镜表面越凸,焦距越短,折光能力越强。同理可得,凹透镜表面越凹,焦距越短,折光能力越强。 (3)会聚作用是指从凸
2、透镜折射出的光线比原光线更加向主光轴会聚,但不一定会聚到一个点;发散作用是指从凹透镜折射出的光,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点二凸透镜成像规律及其应用 1.凸透镜成像规律,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,2.探究凸透镜成像规律的实验 (1)实验中,要将凸透镜放在蜡烛和光屏的中间。 (2)调整三者的高度,使三者中心处于同一高度上,这样是为了使像成在光屏中央。 (3)实验中用烛焰作为成像物体,是因为烛焰是光源,可在光屏上成明亮的像。 (4)实验应在较暗(选填“亮”或“暗”)的环境中进行,这样便于观察烛焰的像。 方法技巧当物体距凸透镜无限远时,可以认为从物体来的光是平行光,
3、物体成的像在焦点处。利用太阳光粗略测量凸透镜的焦距运用的就是这个原理。,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点三眼睛和眼镜 1.眼睛与照相机,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,2.近视眼和远视眼,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,规律总结(1)正常眼睛能够看清远近不同的物体,是通过睫状体来改变晶状体的形状;看远处物体时,睫状体放松,晶状体变薄,对光的偏折能力变弱,远处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上;看近处物体时,睫状体收缩,晶状体变厚,对光的偏折能力变强,近处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上。(2)从而正常眼的远点在无限远处,近点在10 cm处,明视距离为25 cm。
4、,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点四显微镜和望远镜 1.显微镜的结构与作用,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,3.视角(1)定义:由物体两端射出的两条光线在眼球内交叉而成的角叫视角。 (2)影响因素:视角与物体本身的大小及物体和人眼之间的距离有关。,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考点一,考点二,考点三,考点四,图解物理,考法1,考法2,考法3,考法1透镜作图,典题1(2018黑龙江哈尔滨)如图所示,F是凸透镜焦点,请画出光线a、b对应的
5、折射光线和入射光线。答案:见解析 解析:过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点。如图所示:,考法1,考法2,考法3,方法归纳识记三条特殊光线是解决此类问题的关键。 (1)凸透镜的三条特殊光线:通过光心的光线方向不变;平行于主光轴的光线经凸透镜后通过焦点;通过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴。 (2)凹透镜的三条特殊光线:通过光心的光线方向不变;平行于主光轴的光线经凹透镜后,其折射光线的反向延长线过焦点;延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜后将平行于主光轴。其中,两条光线刚好满足折射现象中光路是可逆的,可方便记忆。,考法1,考法2,考法3,对应练1如图所示,
6、请在图中画出两条入射光线通过凸透镜后的折射光线。答案: 如图所示,解析平行于主光轴的光线经凸透镜后将过焦点;通过焦点的光线经凸透镜后将平行于主光轴。,考法1,考法2,考法3,对应练2如图所示,请在图中作出两条入射光线经凹透镜折射后的折射光线。答案: 如图所示,解析延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴;过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。,考法1,考法2,考法3,对应练3如图所示,在凸透镜的右焦点处有一平面镜垂直于主光轴放置。一束光AB经凸透镜和平面镜怎样传播?画出光路图。答案: 如图所示,解析(1)平行于主光轴的光线经凸透镜后通过焦点;(2)射向焦点F的光线入射到平面镜上
7、,入射点为F,根据反射角等于入射角,画出反射光线;该反射光线是从凸透镜焦点发出的光线,经凸透镜再次折射后将平行于主光轴射出。,考法1,考法2,考法3,考法2凸透镜成像规律及其应用 典题2如图所示,小红同学在做“探究凸透镜成像规律”实验时,烛焰在图示位置时能在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是( )A.所成的像是虚像 B.所成的像是倒立、缩小的 C.投影仪就是利用这一成像原理制成的 D.要使光屏上烛焰的像变大,可将光屏靠近凸透镜,考法1,考法2,考法3,思路导引 审先通读题干正确识图,明确此题主要考查物体在凸透镜两倍焦距以外的成像特点和应用。 析根据凸透镜成像特点:物体在凸透镜两倍焦距以外成倒立
8、、缩小的实像;凸透镜成实像时的特点是物近像远像变大。照相机利用此原理。 判根据以上分析,答案B正确。 答案:B 方法归纳准确记忆理解凸透镜的成像规律是解决此类问题的重中之重,记忆口诀如下: 一倍焦距分虚实,两倍焦距分大小; 实像物体异侧倒,物远像近像变小; 虚像物体同侧正,物远像远像变大。,考法1,考法2,考法3,对应练4某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象,如图所示,下列判断正确的是( D )A.该凸透镜的焦距是16 cm B.当u=12 cm时,在光屏上能得到一个缩小的像 C.当u=20 cm时成放大的像,投影仪就是根
9、据这一原理制成的 D.把物体从距凸透镜12 cm处移动到24 cm处的过程中,像逐渐变小,考法1,考法2,考法3,解析: 根据凸透镜成像特点物体在两倍焦距处时在凸透镜另一侧两倍焦距处成等大的倒立实像,从图象可以确定u=v=16 cm,所以该凸透镜的焦距为8 cm,故A错误。当8 cm16 cm时成缩小倒立的实像,照相机利用此原理。所以选项D正确。,考法1,考法2,考法3,对应练5在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏位置如图所示时,恰能在光屏上成一个清晰的像,该像的性质为倒立、放大的实像(写出像的正倒、大小、虚实),利用此原理可以制成投影仪或者幻灯机。,解析由题图可知,物距小于
10、像距,并且能在光屏上成实像,所以物距一定是在一倍焦距到二倍焦距之间,所以成的是倒立、放大的实像;利用此原理可以制成投影仪或幻灯机。,考法1,考法2,考法3,对应练6如图甲所示,一束平行光经过凸透镜后,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,则它的焦距是10 cm;用此凸透镜探究成像规律,实验装置如图乙所示,调整后在光屏上得到一个清晰的蜡烛火焰的像,该像的性质是倒立缩小实像(写出像的正倒、大小、虚实);此时某同学将自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的位置,结果光屏上原来清晰的像变模糊了,若不改变蜡烛和凸透镜的位置,应将光屏向远离(选填“远离”或“靠近”)凸透镜的方向移动,才能使像变得清晰。,
11、考法1,考法2,考法3,解析运用平行光测焦距法粗测凸透镜的焦距,当光斑最小、最亮时,透镜到光斑的距离便是焦距,故凸透镜的焦距为10 cm;由题图可知,蜡烛在2倍焦距以外,成倒立、缩小的实像,此现象应用于照相机;某同学自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的位置,由于近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用,所以通过凸透镜的光线比以前会聚得要晚了,像距更大了,因此要得到清晰的像,需将光屏远离凸透镜。,考法1,考法2,考法3,考法3近视眼和远视眼 典题3人的眼球好像照相机,晶状体和角膜共同作用相当于一个 ;小丽的眼睛成像情况如图所示,为矫正视力应当佩戴眼镜片为 的眼镜。(均选填“凸透镜”或“凹透镜
12、”) 答案: 凸透镜 凹透镜 解析: 人的眼球好像照相机,晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜;由题图可知,物体成像在了视网膜的前面,这是近视眼的特征;近视眼是眼睛的晶状体会聚能力变强,像呈现在视网膜的前方,如果要让成像在视网膜上,应该佩戴凹透镜进行矫正。,考法1,考法2,考法3,方法点拨正常眼睛能够看清远近不同的物体,是通过睫状体来改变晶状体的形状;看远处物体时,睫状体放松,晶状体变薄,对光的偏折能力变弱,远处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上;看近处物体时刚好相反。近视眼的晶状体太厚,折光能力太强,需要将光线发散些,凹透镜对光线有发散作用,故佩戴凹透镜加以矫正;远视眼的晶状体太薄,折光能力太
13、弱,需要将光线会聚些,凸透镜对光线有会聚作用,故佩戴凸透镜加以矫正。,考法1,考法2,考法3,对应练7如图所示是近视眼和远视眼的成因示意图。下列说法正确的是( B ) A.甲是远视眼,应佩戴凹透镜矫正 B.甲是远视眼,晶状体折光能力较弱 C.乙是近视眼,应佩戴凸透镜矫正 D.乙是近视眼,晶状体折光能力较弱,考法1,考法2,考法3,解析甲图的入射光线会聚在视网膜的后方,是晶状体折光能力太弱,所以甲图表示了远视眼的成像情况;为了使光线会聚在原来的会聚点前面的视网膜上,就需要在光线进入人的眼睛以前会聚一下,因此戴对光线具有发散作用的凸透镜来矫正;乙图的入射光线会聚在视网膜的前方,是晶状体折光能力太强
14、,所以乙图表示了近视眼的成像情况;为了使光线会聚在原来的会聚点后面的视网膜上,就需要在光线进入人的眼睛以前发散一下,因此戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正,故选B。,考法1,考法2,考法3,对应练8图示为正常人眼看远近不同物体时眼睛的自动调节,以下分析正确的是( B )A.这不可能是同一个人的眼 B.这说明眼睛是一个自动变焦(距)系统 C.看近处的物体晶状体应扁平一些 D.看远处的物体常常需要眯起眼睛看,考法1,考法2,考法3,解析正常眼看远处和近处的物体都清晰,就是根据晶状体自动调节的原理,故说明眼睛是一个自动变焦(距)系统,所以图中可能是同一个人的眼观察不同物体时的情况,A错误,B正确;看
15、近处的物体,要使得像成在视网膜上,应该让晶状体会聚能力变强,所以应该变厚,C错误;对于正常眼,看远处和近处的物体时正常看就行,但对于近视眼,远处物体的像成在视网膜的前方,所以通过眯眼的方式让晶状体在一定程度上变薄,有利于看清远处的物体,D错误。,命题点,命题点探究凸透镜成像规律 1.实验器材 凸透镜、光具座、蜡烛、火柴。 2.实验过程 (1)将蜡烛、凸透镜、光屏从左往右依次放置在光具座上,并将烛焰、凸透镜和光屏的中心调在同一高度。,命题点,(2)根据凸透镜的焦距调整蜡烛到凸透镜的距离分别为二倍焦距外、一倍焦距至二倍焦距间的两个不同的区域,并移动光屏找到清晰的像;调整蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距
16、内,从透镜一侧透过凸透镜观察烛焰的像,并得出像的大小、正倒立等性质。,命题点,3.凸透镜成像规律,命题点,典题(2018重庆)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,小峻同学进行了如下实验:,命题点,(1)按如图甲所示操作,测出本实验所用凸透镜的焦距为 cm。 (2)接着小峻调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示,发现光屏上得到一个倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的清晰实像,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这样的成像原理。 (3)保持图乙中凸透镜的位置不变,当向右移动蜡烛时,应该向 (选填“左”或“右”)移动光屏,才能再次得到清晰的像。 (4)保持凸透镜的位置仍
17、然不变,小峻继续向右移动蜡烛至45 cm刻度线处,移动光屏,发现 (选填“能”或“不能”)得到蜡烛清晰的像。,命题点,答案:(1)10.0 (2)放大 投影仪 (3)右 (4)不能 解析:(1)平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点。焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距为10.0 cm。 (2)由图可知,物体位于一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,其应用是投影仪。 (3)保持图乙中凸透镜的位置不变,当向右移动蜡烛时,物距减小,像距应变大,故应该向右移动光屏,才能再次得到清晰的像。 (4)保持凸透镜的位置仍然不变,小峻继续向右移动蜡烛至45 cm刻
18、度线处,此时物距为5 cm,小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能呈在光屏上。 方法点拨了解焦距的概念和实验的调节要求是关键。必须熟练掌握凸透镜成像的三种情况:u2f,成倒立、缩小的实像;2fuf,成倒立、放大的实像;uf,成正立、放大的虚像。,1,2,3,4,5,6,7,1.(2016甘肃省卷)学完光学后,小明对知识做了如下梳理,其中连线正确的是( A ),解析: 照相机是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理制成的;放大镜是利用凸透镜成正立、放大虚像的原理制成的,故A正确;红外线具有热效应,可用于夜视仪等;紫外线具有化学效应,可用来消毒、杀菌,故B错误;老花眼利用凸透镜的会聚作用来矫正;近视眼利
19、用凹透镜的发散作用来矫正,故C错误;平面镜能成虚像,不能成实像;凸透镜可以成实像,也可以成虚像;凹透镜可以成虚像,故D错误。,8,9,1,2,3,4,5,6,7,2.(2016甘肃兰州)关于光现象,下列说法正确的是 ( D ) A.凸透镜只对平行光线有会聚作用 B.人向平面镜走近时,他在镜中的像逐渐变大 C.黑板面反光是由于光发生漫反射造成的 D.日食的形成是由于月球挡住了太阳射向地球的光,解析: 凸透镜对任何光线都有会聚作用,故A错误;平面镜所成的像与物大小相等,故人向平面镜走近时,他在镜中的像大小不变,故B错误;当黑板表面太光滑,光射到这里发生了镜面反射,反射光线朝着同一方向射出,位于反射
20、光线方向的同学则看不清黑板上的字,这就是黑板反光问题,故C错误;光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,故日食的形成是由于月球挡住了太阳射向地球的光导致的,故选D。,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3.(2018甘肃兰州)在初中物理的学习中,我们经常提到的“像”有:小孔成像;平面镜成像;放大镜成像;投影仪投影在屏幕上成的像;汽车后视镜中的像。下列关于上述“像”的说法中正确的是 ( D ) A.属于实像的是 B.属于虚像的是 C.由于反射而成的像是 D.由于折射而成的像是,1,2,3,4,5,6,7,8,9,4.(2018甘肃省卷)兰州中川机场和西客站的进站通道采用了人脸识别系统(如图所
21、示),识别系统的摄像机可以自动将镜头前1 m处的人脸拍摄成数码照片传递给设备识别。此系统的摄像机的镜头相当凸 透镜,它的焦距应小于50 cm。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5.(2017甘肃兰州)眼睛相当于照相机,它能够在一定范围内自动调节焦距 和进入眼睛的光的强度。在适当的照明条件下,物体能在视网膜上形成一个缩小、倒立 的实像。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,6.(2018甘肃省卷)如图所示,F为凸透镜的焦点,OO为凸透镜的主光轴,AB为射向凸透镜且过焦点的光线,在凸透镜的右侧有一平面镜MN和主光轴OO成45,请画出经凸透镜折射后和经平面镜反射后的完整光路图。,1,2,3,4,
22、5,6,7,8,9,7.(2018甘肃兰州)在图中,请画出光线经过凸透镜后的折射光线和在平面镜上发生反射时的光路图。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,8.(2018甘肃兰州)如图是某同学在探究凸透镜成像规律时,得到的一次能呈现清晰图像时的情景。(1)当把蜡烛向凸透镜靠近10 cm时,光屏应远离 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜才能再次得到清晰的像,此时所成的像是倒立、 放大 (选填“放大”或“缩小”)的实像。 (2)该凸透镜焦距的取值范围是15 cmf20 cm 。 (3)当把错烛移到距离凸透镜12 cm时,该凸透镜所成的像是虚 (选填“虚”或“实”)像。,1,2,3,4,5,6,7,8,
23、9,9.(2017甘肃天水)用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(1)如图甲所示,凸透镜位置固定。当发光的小灯泡放在40 cm刻度线位置时,移动光屏发现光屏上始终能呈现一个面积大小不变的光斑。则该透镜的焦距为10.0 cm。 (2)小明用蜡烛代替小灯泡继续做实验,烛焰在图乙所示位置能在光屏上成一清晰的像,则该像是倒立、放大 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。 (3)若想使光屏上烛焰的像变得再大一些,在不改变凸透镜位置的情况下,应将蜡烛向右 (选填“左”或“右”)适当移动一段距离,再调整光屏的位置。 (4)在图乙中,小明借来物理老师的眼镜,并将其靠近凸透镜左侧,发现光屏上的像由清晰变模糊,向右移动光屏又发现清晰的像,说明老师所戴眼镜的镜片是凹 透镜。,
