1、第 3 课时 透镜及其应用,考点一 凸透镜与凹透镜,会聚,发散,不改变,考点二 凸透镜成像的特点,倒立,缩小,实,倒立,放大,实,正立,放大,虚,倒立,等大,实,考点三 眼睛与眼镜,焦距,前,凹,后,凸,考点四 显微镜和望远镜,例1在光路图中凸透镜用图3-1甲表示,O点为光心,F为其焦点。图乙是经过凸透镜的两条特殊光线,所画物体AB经凸透镜成的像AB的光路图。请参照图乙,在图丙中适当位置画上凸透镜,并大致标出其焦点的位置。(其中AB是物体,MN是AB的像)图3-1,探究一 透镜作图,答案如图所示解析连接MA并延长交主光轴于一点,该点是凸透镜的光心O,过光心O作一个凸透镜;由A点向凸透镜作平行于
2、主光轴的光线AC,连接MC并延长交主光轴于一点F,F是凸透镜的焦点,根据左右焦点到光心的距离相等可确定另一焦点。,【变式】如图3-2所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,观察到正立、放大的虚像,已知凸透镜L的光心O和一个焦点F的位置,试通过作图确定物体的位置和大小。图3-2,答案如图所示解析 由题知,物体通过凸透镜成正立、放大的虚像。连接AF,交凸透镜于点C,过点C作主光轴的平行线,然后连接AO,平行线与AO的交点即为物点A的位置,过A作主光轴的垂线段,交主光轴于B,AB即为物体。,例2某次实验时,烛焰的中心、凸透镜的光心及光屏的中心位于同一直线上,当烛焰与凸透镜的光心相距30 cm时,可在
3、光屏上成缩小、倒立的实像,现将蜡烛靠近凸透镜移动5 cm,下列说法正确的是 ( ) A.一定成倒立、放大的实像,成像规律可应用于投影仪 B.一定成倒立、缩小的实像,成像规律可应用于照相机 C.可能成倒立、等大的实像,成像规律可应用于测焦距 D.可能成正立、放大的虚像,成像规律可应用于放大镜,探究二 凸透镜成像规律及其应用,答案C 解析 当烛焰与凸透镜的光心相距30 cm时,可在光屏上成缩小、倒立的实像,所以2fu=30 cm,即f15 cm;当蜡烛靠近凸透镜移动5 cm后,物距变为30 cm-5 cm=25 cm,此时物距可能大于2f,可能等于2f,也可能介于f与2f之间,由凸透镜的成像规律可
4、知,此时可能成倒立、缩小的实像或倒立、等大的实像或倒立、放大的实像,C项正确。,【变式一】 2018合肥模拟 图3-3是四位同学组装的凸透镜成像规律实验操作示意图,其中可能在光屏上得到清晰的像的是 ( )图3-3,B,【变式二】 2018铜陵一模 某同学做研究凸透镜成像规律的实验时,记下了物距和像距之间的关系,并绘出了如图3-4所示的图像,该同学得到了下列推测,其中正确的是 ( )图3-4 A.透镜的焦距等于20 cm B.物距从0增至20 cm过程中所成像为正立、放大的虚像 C.物距从20 cm增至80 cm过程中所成像为倒立、缩小的实像 D.物距从20 cm减至0的过程中所成像为倒立、放大
5、的实像,C,例3凸透镜的成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图3-5甲表示,O点为光心,F为焦点,图乙中A、B两点到光心的距离均为2f。图3-5 (1)图乙中CD、CE、CO是物体AC发出的三条光线,请画出这三条入射光线的出射光线,并画出物体AC经透镜所成的像BG。,探究三 有关透镜的计算、证明,答案 (1)如图所示,(2)在图乙中,设物体AC的高度为h1,物体AC经透镜所成的像的高度为h2,物理学中将h2、h1的比值称为放大率,用字母n表示,试运用几何知识证明n=1。,【变式】在测量凹透镜焦距时,用一束平行于凹透镜主光轴的光 线,射向嵌入挡板中直径为d的凹透镜上,在光屏上形成一
6、个直径 为D的圆形光斑,测得光屏到凹透镜的距离为L,如图3-6所示,请 推导凹透镜的焦距: 。 图3-6,例4 如图3-7所示是近视眼、远视眼及矫正模型示意图,下列说法中正确的是 ( )图3-7 A.表示的是近视眼模型,为近视眼矫正模型 B.表示的是远视眼模型,为远视眼矫正模型 C.表示的是近视眼模型,为近视眼矫正模型 D.表示的是远视眼模型,为远视眼矫正模型,探究四 眼睛和眼镜,答案 A 解析 图所示的情景中,物体成像在视网膜的前方,所以该图是近视眼模型,因此要戴凹透镜来矫正,使像成在视网膜上,如图所示。图所示的情景中,物体成像在视网膜的后方,所以该图是远视眼模型,因此要戴凸透镜来矫正,使像
7、成在视网膜上,如图所示。,【变式】小明用薄膜充水后制成水透镜模拟眼球中的晶状体,来比较正常眼、近视眼和远视眼的焦距大小。实验中测得图3-8甲焦距为10 cm,再将甲分别挤压成图乙、图丙的形状,并分别测量焦距,如图所示。图3-8 (1)测得焦距小于10 cm的是图 ,模拟近视眼的是图 。,解析 (1)因凸透镜的凸度越大,焦距越小,由题图可以看出,图乙的凸度比图甲大,已知图甲透镜焦距为10 cm,则测得焦距小于10 cm的是图乙;因为图乙的焦距小,所以图乙透镜会聚光的能力强,因此图乙模拟的是近视眼。,乙,乙,(2)在同一位置,用甲、乙、丙透镜分别对着远处的某一物体,移动光屏得到清晰的像,其中像距较
8、大的是图 。,解析(2)由图可知,甲、乙、丙透镜中焦距最大的是丙,用甲、乙、丙透镜分别对着远处的某一物体,相对而言,丙透镜的物距最小,根据凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像增大,可知其中像距较大的是图丙。,丙,突破 探究凸透镜成像的规律 【考点归纳】 了解凸透镜的焦距,知道测量焦距的方法:a.平行光聚焦法;b.利用成等大的实像时u=v=2f间接测焦距。 实验前首先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度,目的是使像呈在光屏的中央。 实验时光屏上找不到像的原因可能是:a.蜡烛在焦点上或在一倍焦距内;b.烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度;c.蜡烛在焦点之外,距离焦点太近,像距太大
9、。 凸透镜成像规律及应用。 成虚像时,人眼看像的位置:在光屏一侧,通过透镜观察虚像。 根据实验要求会调节物体、凸透镜及光屏的位置:当光屏上得到一倒立、缩小的实像时,保持凸透镜的位置不变,要使光屏上的像变大,应将蜡烛靠近透镜同时光屏远离透镜。,实验突破,解析 (1)由题图可知,物距大于像距,此时成倒立、缩小的实像,因此物距大于二倍焦距,像距处于一倍焦距和二倍焦距之间。物距u=50 cm-10 cm=40 cm,像距v=63 cm-50 cm=13 cm。由以上分析得40 cm2f,f13 cm2f,解得6.5 cmf13 cm,所以选A。,A,解析(4)根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”可知,
10、物距增大,像距变小,光屏位置不变时,像成在光屏前方,加凹透镜可使光线发散,使像后移,才能使光屏上的像变清晰;这与近视眼的矫正原理相同。,照相机,大,右,近视眼,凹透镜,解析 (2)由图知,此时物距大于像距,成倒立、缩小的实像,所以和照相机原理相同。,解析(3)凸透镜成实像时,物近像远像变大,所以光屏应向右移动,像变大。,【实验拓展】 (5)随着蜡烛的燃烧,可观察到光屏上的像 (选填“向上”或“向下”)移动,此时应将透镜向 (选填“上”或“下”)移动。 (6)对调图中蜡烛与光屏的位置,光屏上会出现一个清晰的 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的像,同时说明光路是 。 (7)保持图中蜡烛和透镜的位
11、置不变,将光屏向远离透镜的方向移动,要使光屏上再次呈现清晰的像,蜡烛应该向 (选填“远离”或“靠近”)透镜的方向移动。,解析 (6)对调蜡烛与光屏的位置后像距大于物距,所以像是放大的;在折射现象中光路是可逆的。,向上,下,放大,可逆的,靠近,(7)将光屏远离透镜,像距变大,要使光屏上再次呈现清晰的像,物距应变小,所以蜡烛应该向靠近透镜的方向移动。,(8)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时,如果透镜上有一只小虫在爬动,则光屏上像的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”),像的明暗将 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。,解析 (8)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时,小虫到透镜的距离小于一倍焦
12、距,所以小虫不能在光屏上成像,光屏上像的大小不变,只是因为光线被小虫挡住一些,所以像会变暗。,变暗,不变,1. 2011安徽7题2分 图3-10中L为凸透镜,MN为其主光轴,O点为光心,若物体AB经凸透镜成的实像为AB,试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F,并在图中标出F的位置。,考点一 透镜作图,答案 如图所示(画出其中一条光路即可),2. 2015安徽10题2分 如图3-11所示,L表示凹透镜,MN为其主光轴,O点为光心,F点为焦点。图甲和图乙表示经过凹透镜的两条特殊光路。请运用凹透镜的特殊光路,在图丙中画出物体AB通过凹透镜所成虚像AB的光路图。,答案 如图所示,2014安徽22题7分
13、凸透镜的成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图3-12甲表示,O点为光心,F点为焦点。图乙中AB是物体AB经透镜所成的像。 (1)请画出图乙中两条入射光线的出射光线,完成成像光路图。,考点二 透镜的作图与证明,答案 （1）如图所示,1.2013安徽18题6分 某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,所用凸透镜的焦距为10 cm,老师要求他观察物距等于5 cm时烛焰所成的像。实验时,他将点燃的蜡烛移到物距为5 cm(如图3-13所示)处,移动光屏,发现光屏上只有光斑(图中未画出)。 (1)下列关于光斑的说法正确的是 (选填“A”“B”或“C”)。 A.光斑是所成的实像 B.光斑是
14、烛焰所成的虚像 C.光斑是烛焰发出的光折射到光屏上形成的,考点三 探究凸透镜成像规律的特点,解析 (1)物距小于焦距时,物体通过凸透镜成虚像,虚像用光屏接收不到,但成虚像时烛焰发出的光会透过凸透镜,虽然折射光线不能会聚成点,但这些光线会投射到光屏上发生漫反射而被观察到。,C,(2)为了观察物距等于5 cm时烛焰的成像特点,请你写出接下来的操作步骤: ， 。,解析 (2)凸透镜所成的虚像和物体在透镜的同一侧,为观察虚像的特征,应拿掉光屏,眼睛从题图中凸透镜右侧透过凸透镜观察蜡烛所成的像。,移去光屏,眼睛透过凸透镜(即在题图中右侧)观察蜡烛所成的像,2. 2016安徽18题6分 关于凸透镜成像实验,完成以下内容: (1)首先应将蜡烛、凸透镜和 依次固定在光具座上,并调节它们的中心在同一高度。 (2)图3-14中O点为凸透镜的光心,F点为焦点,请画出烛焰上的S点发出的三条光线(中间一条光线平行于主光轴)经凸透镜后的出射光线,并确定其像的位置S。,答案(2)如图所示,光屏,(3)实验中当物距u等于焦距f时,某同学却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立、放大的像。对此下列解释合理的是 ( ) A.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距 B.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距 C.这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像,B,
