透镜及其应用

学什么 ---平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点，这点叫焦点。 ---焦点到光心的距离叫焦距。 光 心(O) 焦 点( F) 一、透镜的分类： 凸透镜和凹透镜 二、概念： 光 心(O) 薄透镜的光心就在透镜的中心。 焦 点( F) ---平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点，这点叫焦点。 ---焦点到光心的距离叫焦距。 焦 距( f ) 三、透镜对光线的作用 凸透镜对光线起会聚作用 凹透镜对光线起发散作用

透 镜 的 分类 凸透镜：中间厚边缘薄的透镜 叫凸透镜 凹透镜 ：中间薄边缘厚的透镜 叫凹透镜

f O 光心 O 光心 F ● F ● 焦点 焦点 焦点 图2.9 凸透镜使光线会聚 图2.10 凹透镜使光线发散

四、三条特殊光线 1、 通过光心的光线传播方向不改变。 2、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通 过焦点。 3、经过凸透镜焦点的光线被折射后平行于 主光轴射出。

F F

完成下列光路图。 F F F F o F F F F

完成下列光路图 F F F

凸透镜对光的会聚作用是表明光通过凸透镜以后会变得收拢些。 正确理解“会聚”和“发散” 　　凸透镜对光的会聚作用是表明光通过凸透镜以后会变得收拢些。 → → → →

凹镜对光的发散作用是表明光通过凹透镜以后会更散开一些，但是散开不一定不能会聚。

试试看: 1.一束光通过透镜的光路如图所示,哪幅图是正确的?

2.根据入射光线和折射光线,在图中的虚线框内画出适当类型的透镜.

思考：根据入射光线画出折射光线 O F 解决方法： F O

画一画：根据入射光线或折射光线，把另一半光路画完整。 F F O O F F F F O O

填上合适的光学仪器

1.完成光路图 2．有两只干净的玻璃杯，一只盛满纯净水，一只是空的，上面都盖了盖子，你怎样用眼睛来判断哪只杯中装有水? 3．小明家为了防盗，在家中的门上装了一个“猫眼”，他在屋内能看清屋外的人是一个正立缩小的像，屋外面的人却看不清屋内的小明，则“猫眼”应该是： ( ) A、凸镜 B、凹镜 C、凹透镜 D、凸透镜

会聚 发散 折射 会聚 焦点 焦距 4.凸透镜对光起 作用,凹透镜对光起 作用, 是 因为光通过透镜表面时发生 的缘故. 4.凸透镜对光起 作用,凹透镜对光起 作用, 是 因为光通过透镜表面时发生 的缘故. 发散 折射 5. 平行于主光轴的光线,通过凸透镜后 将 一点, 这个点叫做凸透镜 的 ,这点到凸透镜的光心的距离叫做 . 会聚 焦点 焦距

1．知识结构【重点难点提示】

1．（2011年安徽芜湖，13题）某物体放在凸透镜前20cm处时，在光屏上得到了物体倒立缩小的清晰实像，则该凸透镜的焦距可能是 A．20cm B．15cm C．10cm D．5cm D

（2011年山东潍坊，12题）如图所示，在“研究凸透镜成像规律”的实验中，光屏上出现了清晰的烛焰像．已知凸透镜的焦距为f，由此可以判断像距v和物距u所在的范围是 A．v<f B．f<v<2f C．u>2f D．f<u<2f B C

12. （2011四川泸州，A卷选择8题）放电影时，电影胶片上的图案经凸透镜在银幕上成的是（ ） A、倒立、放大的虚像 B、正立、放大的实像 C、正立、放大的虚像 D、倒立、放大的实像

6. （2011 年山东菏泽，6题）图4所示的四幅图中，能正确表示近视眼成像情况的图是 ，能正确表示近视眼矫正方法的是 6. （2011 年山东菏泽，6题）图4所示的四幅图中，能正确表示近视眼成像情况的图是 ，能正确表示近视眼矫正方法的是 答案：C、A

7．（2011江苏苏州，22题）在探究凸透镜成像规律时，调节凸透镜、光屏和烛焰，使它们的中心在同一直线上，并且大致在同一高度，当物距为20cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的等大、倒立的实像．当物距为25cm时，移动光屏，可得到一个清晰的 、倒立的实像．当物距为5cm时，成 像，在放大镜和投影仪中，成像情况与此类似的是 ． 答案：缩小 正立放大虚 放大镜

2．知识要点 (1)中间厚两边薄的透镜是凸透镜 (2)中间薄两边厚的透镜是凹透镜 (3)主光轴：通过透镜两个折射球面的球心(或者通过一个球面的球心并与另一球面相垂直)的直线，叫透镜的主光轴(或主轴)．如图3—1所示． (4)光心：光线通过主光轴上某一特殊点而不改变方向，这个点叫透镜的光心．如图3—1所示．在透镜中心处．

(5)凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用 (6)平行于主光轴的光线，通过透镜折射后会聚于主光轴上的点叫焦点． (7)焦点到光心的距离叫焦距． (8)透镜的应用：照相机、投影仪、放大镜． (9)实际光线会聚而形成的像是实像；光线的反向延长线会聚成的像是虚像．实像能够呈在光屏上，虚像不能成在光屏上． (10)眼球的基本结构． (11)近视眼及其矫正；远视眼及其矫正 (12)透镜焦度(φ)；透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度． 即 (13)显微镜和望远镜的基本结构

3．考点 【难题巧解点拨】 (1)透镜的基本性质． (2)凸透镜的成像规律． (3)凸透成像规律的应用：眼睛和眼镜、显微镜和望远镜． [例1]图3—2中正确表示了光通过透镜的是( ) A．甲图 B． 乙图 C．丙图 D．丁图

思路分析 根据凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，对比观察入射前和出射后光的变化情况．光通过甲图中的凸透镜变得比原来会聚了，光通过乙图中的凹透镜变得比原来会聚了，光通过丙图中的凸透镜变得比原来发散了，光通过丁图中的凹透镜变得比原来会聚了．透镜对光的(明确会聚和发散的区别)“会聚”作用和“发散”作用并非只是针对平行于主轴的平行光而言，“会聚作用”应该理解为出射光比入射光会聚了一些；“发散作用”应该理解为出射光比入射光发散了一些，图3-3所示． 答：A

[例2]下列说法正确的是( ) A．凡是透镜一定有两个焦点 B．凹透镜没有焦点 C．任何方向的光线经透镜折射后传播方向都会发生偏转 D．以上说法都不正确 思路分析 一般的透镜若有两个球面，就意味着有两个焦点；但少数透镜只有一个球面，这就意味着这种透镜只有一个焦点．对于凸透镜应有两个实焦点(或一个实焦点)，对于凹透镜应有两个虚焦点(或一个虚焦点)．而且入射光线如果指向凸透镜或凹透镜，且通过光心，则不会发生折射现象，而是沿直线传播． 因此选D正确． (注意凸透镜和凹透镜的焦点的性质)

[例3]怎样利用太阳光测未知凸透镜的焦距呢? 答：由于太阳离地球很远．所以射到地球表面的太阳光小范围内可以近似看成是平行光，根据焦点的定义，平行光通过凸透镜后会聚到焦点上．具体做法是在透镜下放一与镜平行的光屏，让透镜对准太阳光，前后移动透镜会在屏上看到一个光斑，测量光斑最小最亮时透镜边缘到屏面的距离，这个距离大约等于凸透镜的焦距．(此方法只能粗测焦距) [例4]根据图3—4(a)中入射光和出射光的情况在方框内填上一个适当的光学元件 思路分析 (注意这五种镜子的区别)

我们知道的光学元件一般有平面镜、凸透镜、凹透镜、凸面镜、凹面镜五种，其中平面镜对光的作用是能够改变光的传播方向；凸透镜和凹面镜对光有会聚作用；凹透镜和凸面镜对光有发散作用．将各图中的出射光与入射光进行比较：甲图中，入射光是会聚光，出射光变为平行光而不是反射光；乙图中平行光入射，出射光是发散光，而不是反射光，注意到两条入射光线出射时上下位置颠倒了，只有平行光通过凸透镜且出射光过焦点后位置才会发生颠倒；丙图中，出射光与入射光都是平行光，只是光的传播方向发生了变化． 答：如图3-4(b

[例5]完成图3-5中的光路图

思路分析 图中所给的四个透镜，(a)、(b)是凸透镜．(c)、(d)为凹透镜，并且(a)、(c)给出入射光线，要求画出折射光线．而(b)、(d)则给出折射光线，要求画出入射光线．根据光心、焦点的定义方法就能画出这些特殊光线．

[例9]一个“上”字形的霓虹灯，通过凸透镜成像在光屏上，图3—8中四个像正确的是( ) 思路分析 一般来说，凸透镜所成的实像总是倒立的，并且是上下颠倒，在实际问题中，由于凸透镜是一个圆形的，光除了能被透镜上、下偏折，同样也能使光在左、右偏折，即光通过凸透镜后总是向中心，玻璃厚的部分偏折，因此凸透镜所成的像不仅上、下颠倒，左、右也要颠倒，所以只有D图符合要求． (从一个平面分析成像情况) 答：D

[例12]物体距凸透镜20cm时，可在光屏上得到一个缩小的实像，若把物体向透镜方向移8cm，又可在光屏上得到一个放大的实像，则透镜的焦距是( ) A．20cm B．10cm C．9cm D．5cm 思路分析 可用u表示物距，v表示像距，f表示焦距 根据题意，当u=20cm时，物体通过凸透镜在光屏上成倒立、缩小的实像．即物距必须满足u>2f，也就是f<10cm．错解A.当焦距为10cm时，物体在20cm处成等大实像，不符合题意．而当焦距为5cm，根据题意，物体又向透镜移动8cm，不可能成放大实像．因此只有焦距为9cm时，才刚好同时满足题意中的两个条件．因此选C正确 答：C (注意：物体移动时的分析方法

[例16]有一张照片，发现其景物模糊不清，而且整个画面偏黑，其形成的原因是在拍照时，没有调节好( ) A．调焦环 B．快门 C．光圈 D．以上说法都正确 思路分析 根据上述照相机的工作情况知道，用照相机拍照时，景物若模糊不清，说明像距没有调好．因此应该使用调焦环．同时整个画面偏黑，说明曝光过度，应调整快门时间和光圈的大小．因此本题应选D正确．

[例17]下面说法正确的是( ) A．近视眼应用凸透镜矫正 B．近视眼应用凹透镜矫正 C．远视眼产生的原因是晶状体太厚 D．远视眼产生的原因与近视眼产生的原因一样，是玻璃体变混浊 思路分析 人眼中相当于凸透镜的主要结构有晶状体和角膜，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像通过其他组织就可以使人看见物体了．近视眼产生的原因是晶状体太厚，折光能力太强．使光会聚在视网膜前．所以在眼睛前要放一个凹透镜进行矫正．因此B正确 答：B (会根据人眼结构进行物理现象的分析)

[例18]关于人眼所“见”，下列说法正确的是( ) A．透过窗户玻璃看到的像都是实像 B．通过近视眼镜看到的可能是虚像 C．通过近视眼镜看到的一定是虚像 D．人眼通过透明介质看到的像一定是实物的虚像 思路分析 根据光的折射规律，窗户玻璃对光线有折射作用，能使其形成的虚像平移．近视眼镜是用凹透镜制成的，它是发散透镜，通过图3—9可以说明总是成正立、缩小的虚像．而人的眼睛中的晶状体相当于凸透镜，它能使折射光线落在视网膜上形成实像．

1、下列现象中不是由于光的折射引起的是 [ ] （A）在河边看水中的鱼比它的实际位置浅些 （B）用放大镜看物体得到放大的像 （C）照相机的底片上得到缩小的像 （D）小孔成像 D

2、图中画出了光通过透镜前后的传播方向，在图中补画上适当类型的透镜。

4、小明在家做了这样一个实验：把一枚硬币放在一个没有水的碗里，把碗放在桌子上并慢慢向远处移动，直到眼睛刚好看不到为止。保持头部不动，缓缓地向碗中倒水，倒着、倒着，怪事出现了，小明又重新看到了碗底的硬币。 （1）小明认为这个实验说明了：光从水中斜射入空气中时光线向 （填：“靠近”或“远离”）法线方向偏折。 （2）小明用作图方法说明这个结论，下面四幅光路图中，正确的是 。 远离 B

6、一塑料薄膜组成的棚顶下堆放着一堆干草，夏天的雨后，阳光穿过薄膜上的积水，照射到干草上。对于下列讨论，正确的说法是 [ ] （A）薄膜上的积水相当于一个大的凸透镜，如果其焦点恰好能在干草处，干草有可能燃烧 （B）透镜都是固体物质组成的，液体不能起凸透镜作用 （C）起凸透镜作用的应是塑料薄膜 （D）水和塑料薄膜共同起凹透镜作用 A

8、在研究凸透镜成像的实验中，当烛焰离凸透镜20cm时，移动光屏，使光屏上成一清晰的放大的像，此时屏到凸透镜的距离为30cm，由此测得该凸透镜的焦距范围为___ ；再将烛焰移到距凸透镜30cm处，移动光屏使屏上成清晰的像，则像的性质为_____ __. 10<f<15cm 倒立缩小实像 9、用照相机拍摄物理课本某页的全部内容，课本应放在离照相机镜头_______的位置上.若要改拍该页中的某一插图，应拉近课本与镜头的距离，同时还应 （选填"增大"、"保持"或"减小"）镜头与胶片的距离. u>2f 增大

讨论与交流 你有几种简易的方法,辨别某一透镜是凸 透镜,还是凹透镜? 方法一:“摸” 。通过比较透镜中央和边缘的厚薄加以辨别。（注意：为避免镜面磨损或弄脏，应先用很柔软的面巾纸把透镜包起来，再用手摸） 方法二:“看”。通过透镜去观察近处物体，看它成的像是放大还是缩小加以辨别。 方法三:“照”。通过透镜对平行光线是会聚还是发散加以辨别。

拓展与延伸 问题:某公园中的一块警示牌，上面写有“请不要把装有液体的纯净水瓶或矿泉水瓶遗留在山上”请同学们分析一下这是为什么？

二、凸透镜的三条特殊光线和凹透镜的三条特殊光线 F F O

二、凸透镜的三条特殊光线和凹透镜的三条特殊光线 F F O F F O

三、凸透镜成像及其应用 照相机 投影仪 放大镜 • • • • • • P F F P • • • • • • P F F P • • •

练习三 一、为了研究凸透镜成像的规律,应使烛焰、____、和____的中心大致在同一高度上。假设凸透镜的焦距是10cm,则 二、小明给小雨照了一张全身像，小雨还想要一张半身像。那么小明应（ ） A.离小雨近一些且把相机的暗箱缩短 B.离小雨远一些且把相机的暗箱缩短 C.离小雨近一些且把相机的暗箱拉长 D.离小雨远一些且把相机的暗箱拉长

练习四 1.实像总是倒立的,虚像总是正立的( ) 2.小明做光学实验在光屏上得到了倒立放大的实像,那么他做的一定是凸透镜成像实验( ) 1.实像总是倒立的,虚像总是正立的( ) 2.小明做光学实验在光屏上得到了倒立放大的实像,那么他做的一定是凸透镜成像实验( ) 3.小明在光屏上得到了一个等大的像,则他所用的光学元件是( ) A.凸透镜 B.平面镜 C.凸面镜 D.凹透镜 4指出下列各属于什么成像： 水中的月亮 电影放映机 放大镜 针孔照相 机 照相机 夏天树阴下的小光斑 投影仪

2. 某同学做”凸透镜成像”实验时,把光屏移到离凸透镜16CM处,使在光屏上出现烛焰的倒立. 放大 A.6CM B.8CM .C12CM D.18CM A

3、在研究凸透镜成像的实验中，当烛焰离凸透镜20cm时，移动光屏，使光屏上成一清晰的放大的像，此时屏到凸透镜的距离为30cm，由此测得该凸透镜的焦距范围为_____________；再将烛焰移到距凸透镜30cm处，移动光屏使屏上成清晰的像，则像的性质为__________. 10<f<15cm 倒立缩小实像

第三章　透镜及其应用复习 4、医用体温计的刻度部分为三棱体，横截面如图， 其正面呈圆弧形，这样就可看清体温计内极细的汞 柱，以便于读数，这是因为圆弧形玻璃的作用相当 于________________，我们用它能看到汞柱被放 大后正立的_________像。 凸透镜（放大镜） 虚 5图 6图

第三章　透镜及其应用复习 5、物体从距凸透镜12cm处移到凸透镜20cm处，调 整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立、放大的 像，由此可知凸透镜的焦距可能是（ ） A、11cm B、12cm C、20cm D、以上都不对 A 分析：∵成倒立、放大的实像 ∴ f＜ u＜2f u＝12cm 即：f＜12cm＜2f 得：6cm＜f＜12cm u＝20cm 即：f＜20cm＜2f 得：10cm＜f＜20cm 综合上述 10cm ＜f ＜ 12cm 故选A