第五章 透镜及其应用

一、透镜及其对光线的作用 1.图甲表示凸透镜,对光线具有_____作用。 2.图乙表示凹透镜,对光线具有_____作用。 会聚 发散

二、凸透镜成像规律及其应用 1.凸透镜成像规律及其应用: 项目 物距 与物的 位置 关系 像的特点(正倒、 大小、虚实) 像　距 应　用 u>2f 异侧 _________________ f<v<2f _______ u=2f v=2f 测焦距 f<u<2f v>2f u=f 不成像 获得平 行光束 u<f 同侧 倒立、缩小的实像 照相机 倒立、等大的实像 倒立、放大的实像 投影仪 正立、放大的虚像 放大镜

2.眼睛和眼镜: (1)眼睛的成像原理。 ①原理:晶状体和角膜的共同作用相当于一个_______,把来自 物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜相当于___ ___。 ②成像特点:_________________。 凸透镜 光 屏 倒立、缩小的实像

(2)近视眼、远视眼的比较。 项目 内容 类别 成　因 矫　正 晶状体 折光能力 眼球前后径 近视眼 太厚 太强 太长 _______ 远视眼 太薄 太弱 太短 凹透镜 凸透镜

三、显微镜和望远镜 1.视角:物体越大,物体距离眼睛越近,视角越___(选填“大” 或“小”)。 2.显微镜:看到___________的虚像。 3.望远镜:使像被拉近。 大 正立、放大

【微点拨】 1.“会聚”和“发散”: (1)会聚光线不一定相交,只是相对于入射光线更靠近主光轴。 (2)发散光线不一定不相交,只是相对于入射光线更远离主光轴。 2.实像和虚像: (1)实像是实际光线会聚而成的像,能呈现在光屏上。 (2)虚像是实际光线的反向延长线会聚而成的像,不能呈现在光屏上。

3.凸透镜的成像特点: (1)放大或缩小的像,是相对于成像的物体而言。 (2)凸透镜成实像时,像相对于物上下左右都颠倒。 (3)成虚像时,像、物在透镜的同侧,物体距焦点越近,成像越大。

【速练题】 (1)放大镜为　　　　镜,对光线起　　　　作用。 (2)如图通过放大镜看到眼睛的像是　　　　　　　　　像。 凸透 会聚 正立、放大、虚

倒立、缩小、实 (3)当用放大镜看远处的物体时,成　　　　　　　　　　像。在生活中的应用是　　　　　　。 (4)利用凸透镜可以矫正　　　　眼。 照相机 远视

主题一 透镜的特殊光线  1.凸透镜(如图): (1)过光心的光线传播方向不变。 (2)平行于主光轴的光线折射光线过焦点。 (3)过焦点的光线折射光线平行于主光轴。

2.凹透镜(如图): (1)过光心的光线传播方向不变。 (2)平行于主光轴的光线折射后,折射光线 的反向延长线过焦点。 (3)入射光线的延长线过焦点,折射后折射光线平行于主光轴。

【中考警示】 (1)实际光线用实线表示,光线的反向延长线用虚线表示。 (2)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线一定要延长到焦点处。 (3)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,折射光线画到焦点处后继续延长一段。

【示范题1】(1)(2013·广东中考)如图所示,请画出入射或折射光线,使光路完整。

答案:如图所示

(2)(2013·扬州中考)如图,通过凸透镜焦点的光线AO,经过凸透镜沿OB方向射出,作出该凸透镜和焦点F的位置。(保留作图痕迹)

答案:

【备选例题】(2013·包头中考)如图所示,一条平行于凸透镜主光轴CC′的入射光线经透镜折射后入射于平面镜上的N点(平面镜与主光轴平行),经平面镜反射后与主光轴CC′相交于B点,过N点作平面镜的法线与主光轴CC′相交于A点,O点为凸透镜的光心。

2.5 (1)请在图中画出这条光线经凸透镜折射前和折射后的光路图。 (2)若OA=4cm,AB=1.5cm,则凸透镜的焦距f= cm。 【解析】本题考查光的反射和凸透镜特殊光线的作图。在光的反射现象中,反射角等于入射角,故可先画出入射光线,与主光轴的交点即为焦点;因平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后过凸透镜的焦点,再画出射向凸透镜的入射光线;最后求出焦距: f=OF=OA-FA=OA-AB=4cm-1.5 cm=2.5 cm。 2.5

答案:(1)如图所示。 (2)2.5

主题二 凸透镜成像的规律及其应用 

记忆口诀: 一焦分虚实,二焦分大小;实像异侧倒,物远像变小; 虚像同侧立,物远像变大;像大像距大,像小像距小。

c 【示范题2】(2014·德州中考)2013年6月 20日,我国宇航员王亚平在“天宫一号” 完成了太空授课,如图是她做水球透镜实 验时的情景,通过水球可以看到她的像,以下有关像的判断及成像规律的应用,说法正确的是　(　　) A.实像凸面镜 B.虚像放大镜 C.实像照相机 D.实像投影仪 c

【备选例题】(2013·襄阳中考)王军在房间里用焦距为15cm的凸透镜将明亮的窗户成像在一张作业本的空白纸上。根据王军的实验情况,可推测窗户距凸透镜的距离范围为　　　　,所成的像是　　　　(填成像的性质)。 倒立、缩小的实像

主题三 近视眼和远视眼的成因及矫正 

【示范题3】(1)(2014·威海中考)如图所示的四幅图,有的能够说明近视眼或远视眼的成像原理,有的给出了近视眼或远视眼的矫正方法,能够说明远视眼的成像原理的是　　　　图;表示矫正近视眼的是　　　　图。 甲 丁

(2)(2013·黔西南州中考)眼睛是心灵的窗口,我们获得的信息大部分来自眼睛,我们要爱护眼睛。如图所示中能表示近视眼成因的是　　　　(选填“甲”或“乙”)图,应该佩戴 　　　　(选填“凸透镜”或“凹透镜”)来矫正。 乙 凹透镜

【示范题】(2013·自贡中考)要使光线发生如图所示的偏折,在方框内适当地画出合适的光学元件(保留作图痕迹),一种利用光的反射,一种利用光的折射。

答案:

主题 凸透镜成像的规律  【实验原理】_________ 【实验关键】 光的折射

(1)调:为了保证烛焰的像成在光屏的_____,必须使烛焰、凸透 镜、光屏三者的中心在_____________(或同一条水平线上)。 (2)测:明确凸透镜的焦距,使_______不动,将蜡烛由远及近靠 近凸透镜,移动_____,直到上面呈现清晰的像。 中央 同一水平高度 凸透镜 光屏

(2)随着实验的进行,像在光屏上的位置越来越高,甚至超过了光屏的顶端,为什么?应如何解决? 提示:蜡烛燃烧的时间越长,蜡烛越短,烛焰的位置就越低,所以像的位置就越高。当发现像的位置超过了光屏的顶端时,有三种方法调整:①将光屏向上移动;②将蜡烛向上移动;③将凸透镜和光屏同时向下移动。

(3)凸透镜成放大的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?成缩小的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大? 提示:凸透镜成放大的实像时,物距小于像距;成缩小的实像时,物距大于像距。

【中考警示】物与像的“可逆性”:成实像时(u=2f时除外),物像互换位置,成像的大小互换。

【示范案例】 (2014·遂宁中考)洋洋同学在探究“凸透镜成像规律及应用”的活动中,选用了焦距未知的凸透镜。 (1)将凸透镜安装在光具座上,用平行光作光源,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为　　　　cm。 10

(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上,并调整蜡烛火焰、凸透镜及光屏三者的中心,使其大致在　　　　上,为实验探究做好准备。 (3)如图乙所示,将点燃的蜡烛移到标尺10 cm处,再移动光屏,直到在光屏上得到一个清晰的像为止。生活中　　　　就是利用这一成像原理来工作的。 同一高度 照相机

(4)在图乙所示情况下,保持光屏和凸透镜的位置不变,将蜡烛向左移动一段距离后,为了在光屏上再次得到清晰的像,应在凸透镜左侧附近安装一个焦距适当的　　　　。 A.凸透镜　　　　　　　　B.凹透镜 (5)若保持凸透镜位置不变,将蜡烛移动到标尺35 cm处,会在光屏上得到一个倒立　　　　的实像。 B 放大

D (6)如果用不透明纸板将凸透镜上半部分遮住,结果　　　　。 A.没有影响 B.不能成像 C.成一半的像 D.仍能成完整的像,但亮度变暗

【拓展探究】结合【示范案例】探究以下问题: 某小组同学对上述实验装置用由几个发光二极管做成的“F”字样作发光体,你认为其好处是　　　　　　(写出一点即可)。 【解析】发光二极管具有以下优点:可以增加成像物体的亮度;像不会晃动,更加稳定;能观察像物左右颠倒的关系。 成像稳定

D 考点一 透镜 1.(2013·徐州中考)如图是把一副眼镜放在太阳光下,在地上看到的情形。由此可以判断镜片是 ( ) 考点一 透镜  1.(2013·徐州中考)如图是把一副眼镜放在太阳光下,在地上看到的情形。由此可以判断镜片是　(　　) A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜 D

C 2.(2013·济宁中考)图中画出了光线通过透镜(图中未画出)的情形。其中凸透镜是 ( ) 2.(2013·济宁中考)图中画出了光线通过透镜(图中未画出)的情形。其中凸透镜是　(　　) A.a B.b、d C.c D.a、b、c、d C

3.(2013·青岛中考)请在图中画出射向凹透镜的光线,完成光路图。

答案:

4.(2014·凉山州中考)如图所示,已知凸透镜的一条折射光线和入射光线,请你画出它们对应的入射光线和折射光线。

【解析】本题考查凸透镜三条特殊光线的作图。过凸透镜焦点的光线经透镜后平行射出,过凸透镜光心的光线经透镜后传播方向不改变。 答案:如图所示

【易错警示】会聚的光线不一定相交,但会聚光束一定比入射光束窄;发散的光线不一定不相交,但发散光束一定比入射光束宽。

5.(2014·菏泽中考)在如图所示的光路图中,分别填入合适的透镜。 【解析】本题考查透镜对光线的作用。凸透镜对光线具有会聚作用,左图明显是会聚作用,所以应该是凸透镜;凹透镜对光线具有发散作用,右图入射光线发散,所以是凹透镜。

答案:如图所示

考点二 凸透镜成像规律及其应用  6.(2013·泰安中考)凸透镜的焦距是10cm,将物体放在主光轴上距凸透镜中心25 cm处,物体所成的像是　(　　) A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像 C.正立、放大的虚像 D.倒立、等大的实像 A

D 7.(2013·郴州中考)如图所示,蜡烛置于凸透镜一倍焦距至二倍焦距之间成清晰的像。下列光学器件利用这一成像规律工作的是 ( ) 7.(2013·郴州中考)如图所示,蜡烛置于凸透镜一倍焦距至二倍焦距之间成清晰的像。下列光学器件利用这一成像规律工作的是　(　　) A.照相机 B.放大镜 C.平面镜 D.投影仪 D

【方法归纳】照相机、投影仪、放大镜的成像大小调节 (1)照相机、投影仪:物距变小,像距变大,像变大;物距变大,像距变小,像变小。 (2)放大镜:物体离焦点越远,像离透镜越近,像越小;物体越靠近焦点,像离透镜越远,像越大。

8. (2014·泰安中考)在某些重要会议入场时,采用人脸识别系统,识别系统的摄像机可以自动将镜头前0 8.(2014·泰安中考)在某些重要会议入场时,采用人脸识别系统,识别系统的摄像机可以自动将镜头前0.5 m处的人脸拍摄成数码相片,通过信号线传递给计算机识别。摄像机的镜头(　　) A.相当于凸透镜,焦距可为0.5 m B.相当于凹透镜,焦距可为0.5 m C.相当于凸透镜,焦距可为0.2 m D.相当于凹透镜,焦距可为0.2 m C

A 9.(2013·遂宁中考)小红同学在“探究凸透镜成像规律”实验时,烛焰在光屏上成了一个清晰的像,如图,下列说法正确的是 ( ) (　　) A.实验中,蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像向上移动 B.要使光屏上烛焰的像变小,只需将蜡烛靠近凸透镜 C.利用这一成像规律可制成投影仪 D.为了便于从不同方向观察光屏上的像,光屏应选用较光滑的玻璃板 A

10.(2013·常州中考)2012年12月13日,“嫦娥二号”探测器与“战神”小行星擦身而过,按照从左到右的次序,探测器上的照相机先后拍摄了一组照片(镜头的焦距不变)。对此过程,下列说法中正确的是　(　　) C

A.小行星与探测器的距离逐渐变小,镜头与像的距离逐渐变小 B.小行星与探测器的距离逐渐变小,镜头与像的距离逐渐变大 C.小行星与探测器的距离逐渐变大,镜头与像的距离逐渐变小 D.小行星与探测器的距离逐渐变大,镜头与像的距离逐渐变大

凸透 11.(2014·黄冈中考)“虚拟试衣镜”亮相南 京国际软件产品博览会,该款“虚拟试衣镜” 解决了购物者很难观察到试穿衣服时背面的 情况,摄像头能够监视顾客的移动,并将衣服的背面展现给他们,如图所示。监视顾客移动的摄像头相当于一个　　　　镜,顾客离摄像头的距离应在　　　　　　　　的范围,能形成 　　　　(选填“倒立”或“正立”)的实像。 凸透 大于二倍焦距 倒立

12.(2013·佛山中考)图中凸透镜的焦距是10cm,蜡烛位置如图 所示,光屏应放在透镜　　　　侧　　　　　　范围才能得到 　　　　　　　　的清晰实像。 70cm刻度线右侧 右 倒立、放大

13.(2014·兰州中考)根据凸透镜的成像规律,请在图中作出物体通过凸透镜所成的像。

【解析】本题考查利用凸透镜成像规律作图。与凸透镜主光轴平行的光线经透镜折射后过另一侧的焦点,过透镜光心的光线传播方向不变。过物体上端点作平行于主光轴及过光心的入射光线,经透镜后两折射光线交于一点,过交点作主光轴的垂线,交点与垂足之间的线段即为物体通过凸透镜所成的像。 答案:如图所示

14.(2013·安徽中考)某同学在做凸透镜成像的实验时,所用凸透镜的焦距为10cm,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处(如图),移动光屏,发现光屏上只有光斑(图中未画出)。

C (1)下列关于光斑的说法正确的是 (选填“A”“B”或“C”)。 A.光斑是烛焰所成的实像 B.光斑是烛焰所成的虚像 (2)为了观察物距等于5cm时烛焰的成像特点,请你写出接下来的操作步骤: 。 移动光屏,从光屏的一侧通过凸透镜看像

【方法归纳】凸透镜成像的变化规律:物体越靠近焦点,成的像越大,像距越大。

考点三 近视眼和远视眼的成因及矫正  15.(2013·吉林中考)如图所示是小明戴上眼镜前和戴上眼镜后观察到的远处帆船的情形,由此可以判断出小明视力存在的问题以及所戴眼镜的镜片类型是　(　　) A.远视眼　凸透镜 B.近视眼　凹透镜 C.远视眼　凹透镜 D.近视眼　凸透镜 B

16.(2014·新疆中考)近视眼是晶状体对光的偏折能力变　　　　(选填“强”或“弱”),使来自远处某点的光会聚在视网膜　　　　(选填“前”或“后”)。

17.(2014·云南中考)请在图中的虚线框内画出能矫正该眼睛视力的透镜。 【解析】本题考查了近视眼的矫正方法。由图可知,像成在了视网膜的前方,属于近视眼;近视眼用凹透镜来矫正。 答案:

18.(2013·宜昌中考)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。实验中测得甲图焦距为10cm,再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状,并分别测量焦距,如图所示。

乙 (1)测得焦距小于10cm的是图　　　　,模拟近视眼的是图 　　　　。 (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,其中像距较大的是　　　　图。 (3)目前很多近视患者戴隐形眼镜来矫正视力。隐形眼镜是一 种直接贴在角膜表面的超薄镜片,可随着眼球运动,其中心厚度 只有0.05mm,则此镜片的边缘厚度　　　　0.05 mm(选填“小 于”“等于”或“大于”),此镜片对光有　　　　(选填“会 聚”或“发散”)作用。 乙 丙 大于 发散

C 2.为了同学们和学校的安全,学校校园里都安装了如图所示的监控摄像设备用来监控学校里的情况,其光学原理及成像特点是 ( ) 2.为了同学们和学校的安全,学校校园里都安装了如图所示的监控摄像设备用来监控学校里的情况,其光学原理及成像特点是　(　　) A.凸透镜,正立、缩小的像 B.凹透镜,正立、缩小的像 C.凸透镜,倒立、缩小的像 D.凹透镜,倒立、缩小的像 C

3.物体AB通过凸透镜成像如图所示,利用这一成像规律制造的光学仪器是(　　) C.幻灯机 D.潜望镜 B

5.(多选)如图所示,空间有一竖直放置的大凸透镜,在主光轴位置上拉一根钢丝,一个小杂技演员从很远的地方沿着钢丝向焦点处匀速、等步幅走来。下列叙述中正确的是　(　　 ) A.演员每走一步,像也走一步 B.像的步幅始终比小演员的步幅大 C.像大时步幅大,像小时步幅小 D.像总朝远离小演员的方向运动,好像在逃离 A C D

6.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛距凸透镜36 cm时,在凸透镜另一侧18 cm处的光屏上得到清晰缩小的像,当蜡烛距凸透镜18 cm时,它的像一定是(　　) A.像距为36 cm,且成缩小的实像 B.像距为36 cm,且成放大的实像 C.像距为18 cm,且成缩小的实像 D.像距为18 cm,且成放大的虚像 B

A 7.透镜在我们的生活、学习中应用广泛。下列说法正确的是 ( ) A.近视眼镜利用了凹透镜对光的发散作用 7.透镜在我们的生活、学习中应用广泛。下列说法正确的是　(　　) A.近视眼镜利用了凹透镜对光的发散作用 B.照相时,被照者应站在镜头二倍焦距以内 C.显微镜的目镜成正立、缩小的实像 D.借助放大镜看地图时,地图到放大镜的距离应大于一倍焦距 A

8.如图是微型手电筒所用的小灯泡,小灯泡前端的A部分相当于 ,对光有 作用。 会聚 凸透镜 会聚

不能 10 大 9.某同学在“研究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了物距u和像距v之间关系的图像,如图所示。 (1)该凸透镜的焦距是　　　cm。 (2)把物体从距凸透镜30cm处移 到15 cm处的过程中,像距逐渐 变　　　(选填“大”或“小”)。 (3)当把物体放到距凸透镜8cm处 时,光屏上　　　(选填“能”或“不 能”)得到一个清晰的像。 10 大 不能

10.如图为“嫦娥三号”拍摄到的“玉兔号”月球车,五星红旗亮相月面。“嫦娥三号”探测器监控相机的镜头相当于　　　　,拍摄时,月球车离镜头的距离u与焦距f的关系是　　　　。 凸透镜 u>2f

11.童话世界里也有很多物理知识。如图是鱼眼与人眼的结构示意图,我们观察发现:鱼眼晶状体的形状比人眼更加　　　　(选填“平”或“凸”)一些。像鱼这样的眼睛如果到陆地上观察物体,像将成在视网膜的　　　　(选填“前面”或“后面”),因此童话世界中生活在水里的美人鱼上岸后,若要看清远处的物体,应该佩戴　　　　(选填“近视眼镜”或“远视眼镜”)。 凸 前面 近视眼镜

12.在探究凸透镜成像的规律实验中,为了便于观察实验现象,实验的环境应　　　　(选填“较亮”或“较暗”)为好;实验过程中,蜡烛烧短后,光屏上烛焰的像将向　　　　移动。

13.如图所示是投影仪成像示意图。其中凸透镜的作用是成　　　　(选填“等大”“缩小”或“放大”)、　　　　(选填“正立”或“倒立”)的实像,平面镜的作用是　　　　;如果图中h=36cm,则凸透镜焦距不可能小于　　　　cm。在使用投影仪时,发现在屏幕上画面太小,正确的调节方法是　(选填“降低”或“升高”)凸透镜,并　　　　(选填“增大”或“减小”)投影仪与屏幕间的距离。 放大 倒立 改变光的传播方向 18 降低 增大

15.(3分)完成光线从左边射向凸透镜折射后,再射向凹透镜折射后的光路。

焦距 同一水平高度上 30 小 照相机 16.(12分)在探究凸透镜成像规律的实验中 (1)让一束平行光正对凸透镜照射,在凸透镜后的光屏上接收到一个最小、最亮的光斑,由此可以测出凸透镜的　　　　; (2)点燃蜡烛后,在调整过程中,他发现光屏上承接蜡烛的像偏下,则应调整光屏、凸透镜或烛焰,使三者的中心大致在　　　　　　　　; (3)当蜡烛、凸透镜和光屏按如图所示的位置放置时,光屏上得到清晰的像。此时物距为　　　cm,像的大小比物　　　　,应用了相同成像规律的光学仪器是　　　　; 焦距 同一水平高度上 30 小 照相机

C 前面 (4)当物距小于焦距时,左右移动光屏均接收不到像,接着应该 ; A.上下移动光屏去接收 B.将光屏放到凸透镜左侧去接收 (4)当物距小于焦距时,左右移动光屏均接收不到像,接着应该　　　　; A.上下移动光屏去接收 B.将光屏放到凸透镜左侧去接收 C.取走光屏,直接通过凸透镜观察 (5)若把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体,光屏看作视网膜,给“眼睛”戴上近视眼镜,使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像。若取下近视眼镜,则清晰的像会成在光屏的　　(选填“前面”或“后面”)。 C 前面

17.(11分)某实验小组用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,如图所示。

缩小 有刻度的光具座 远离 成的像距凸透镜太远,像太大 (1)在如图所示情形下,从凸透镜方向观察光屏,像的特点是倒立、 的实像。 (1)在如图所示情形下,从凸透镜方向观察光屏,像的特点是倒立、　　　　的实像。 (2)经过调整,烛焰的像正好在光屏中央,此后为了探究凸透镜成像的规律,还需要的实验器材是　　　　。 (3)补充了实验器材后,将烛焰移到距凸透镜30 cm处,光屏向　　　　(选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动,在光屏上得到一个等大清晰的像。 (4)多次实验,分析数据,得出凸透镜成像的规律后,一位同学将烛焰移到距凸透镜16 cm处时,发现在实验桌上怎样移动光屏都无法得到清晰的像,请你分析原因　　　　。 缩小 有刻度的光具座 远离 成的像距凸透镜太远,像太大