第6讲透镜及其应用 学生版 基础.docx
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第6讲透镜及其应用学生版基础
透镜透镜及其应用
知识点1．透镜的基本概念
1．透镜的种类及相关概念：
（1）凸透镜：
中间厚边缘薄．
（2）凹透镜：
中间薄边缘厚．
（3）薄透镜：
厚度远小于球面的半径，我们这里研究的凸透镜和凹透镜都是薄透镜．
（4）光轴和光心的概念：
主光轴：
通过两个球面球心的直径．
光心：
光轴上一个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变．薄透镜的光心就在透镜的中心．
2．透镜的作用：
（1）凸透镜的会聚作用：
实验表明凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上一点．这个点叫做凸透镜的焦点，用F表示，焦点到光心O的距离叫做焦距，用f表示．凸透镜两侧各有一个焦点．凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜．
（2）凹透镜的作用：
实验表明跟主光轴平行的光线经过凹透镜后变得发散，这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这个点叫做凹透镜的焦点，用F来表示．由于它不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点．凹透镜对光线有发散作用，所以凹透镜也叫做发散透镜．
（3）正确理解“凸透镜的会聚作用”和“凹透镜的发散作用”：
凸透镜对光有会聚作用并非任何光经凸透镜都一定变成会聚光，而是出射光比入射光会聚了一些．同样，凹透镜对光有发散作用也并非任何光经凹透镜后都一定变成发散光．只是出射光比入射光发散了一些．
3．透镜成像的作图（用作图法研究透镜成像的规律时，通常利用三条特殊光线）
（1）凸透镜的三条特殊的光线
如图所示
跟主轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点；
通过焦点的光线，经过凸透镜折射后平行于主轴；
通过光心的光线，经过透镜后方向不变．
（2）凹透镜的三条特殊的光线
如图所示
跟主轴平行的光线，经过凹透镜折射后发散，其反向延长线过虚焦点；
延长线过虚焦点的光线，经过凹透镜折射后，折射光线平行于主轴；
通过光心的光线，经过透镜后方向不变．
（3）光的可逆性
光在传播过程中，光路是可逆的，若光线逆着射出光线的方向入射，则出射光线逆着原入射光线的方向射出，光的这一特性对于光的反射和折射均适用．
注意：
（1）利用三条特殊光线的任意两条，就可以确定不在主轴上的任意发光物体的像，但应注意透镜所成的像并不是仅由这三条线会聚而成的，而是由物体发出射向透镜的所有光线以透镜折射后光线（或折射光线的反向延长线）会聚而成的．
（2）作图基本技巧
①利用多线共点规律――同一发光点发出的光线，经过透镜折射后一定会都通过（或反向延长线通过）像点．
②利用多点共线规律――不论物点、透镜位置变化，物点、光心和相应的像点一定位于通过光心的同一条直线上．
③在某些情况下不能直接用三条特殊光线中任两条求作像点，可采用辅助手段，如设想物点，设想物体等方法．
【典例】
1．（2017秋•昌平区校级期末）透镜分为 和 ，中间厚边缘薄的叫 ，中间薄边缘厚的叫 ，透镜的中心叫做 。
2．（2018•夏津县校级自主招生）图中画出了光线通过透镜（图中未画出）的清形，其中是凹透镜的是（ ）
A．aB．b、dC．cD．a、b、d
3．有一次，小明上学前取自己的眼镜时，发现自己的近视镜和爷爷的老花镜混在一起，外形完全一样，如图所示，小明要想找出自己的眼镜，下列做法正确的是（ ）
A．用手摸镜时，中间厚边缘薄的是近视眼镜
B．拿着镜片近距离看书本上的字，把字放大的是近视眼镜
C．让镜片正对太阳光，太阳光通过镜片后能只呈现一个暗斑的是近视眼镜
D．让镜片正对太阳光，太阳光通过镜片能呈现一个明亮小光斑的是近视眼镜
4．（2018•兰州模拟）关于透镜，下列说法正确的是（ ）
A．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光一定会聚在焦点上
B．凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点
C．凸透镜只对平行光有会聚作用
D．平行于主光轴的光，通过凹透镜后一定经过焦点
5．（2017春•高新区月考）虚线方框内各放置一个透镜，两束光通过透镜前后的方向如图所示，则甲为 凸 透镜，乙为 凹 透镜。
6．（2018•东莞市校级一模） 平行 于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后会聚在主光轴上一点，这个点叫做凸透镜的 焦点 ，凸透镜的焦点有 2 个，焦点到凸透镜中心的距离叫 焦距 。
把光源放在凸透镜的 焦点 处，通过凸透镜后的光线会成为一束平行光线。
7．（2017秋•越秀区期末）在图中填合适的透镜。
8．（2017秋•南关区校级期末）在图中的虚线框内填入适当的透镜。
9．（2016秋•太仓市期末）在利用太阳光测量凸透镜焦距时，小华将凸透镜正对着太阳，再把一张纸放在它的下方，如图所示。
当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L．小华推断，凸透镜的焦距一定大于L。
（1）你认为小华的推断 不正确 （选填“正确”或“不正确”）。
（2）为了检验小华的推断是否正确，可将凸透镜向下方的纸张慢慢移近，若观察到纸上呈现的光斑变 大 （选填“大”或“小”），则他的推断是正确的。
10．（2017秋•河口区期末）如图所示，点光源S发出的两条光线，请画出经过透镜后的光路图。
知识点2．透镜成像规律
1．凸透镜成像规律
物的位置
像的位置
像的性质
应用举例
凸透镜
（平行光）
像与物异侧
成一点
测定焦距
缩小、倒立、实像
照相机，眼睛
等大、倒立、实像
放大、倒立、实像
幻灯机，电影机
同侧
不成像
探照灯的透镜
放大、正立、虚像
放大镜
凹透镜
物在镜前任意处
同侧
缩小、正立、虚像
成像规律小结：
（1）实像、虚像的区别
①实像是倒立的（相对于物），虚像都是正立的；
②实像都与物分别位于透镜的两侧，虚像都与物处于透镜的同侧；
③实像都是实际光线会聚而成的，可用光屏接收，虚像都是实际光线的反向延长线的交点，不能用光屏接收．
（2）两个重要的分界点
对凸透镜来说，焦点是成实像和虚像的分界点，焦点以外成实像，焦点以内成虚像；2倍焦距位置是成放大和缩小实像的分界点，2倍焦距以外成缩小实像，2倍焦距以内成放大实像．
（3）凸透镜成像的动态变化规律总结如下：
成实像时，物距减小，像距增大；成虚像时，物距增大，像距增大；当u＞2f时，像移动速度小于物移动速度；f＜u＜2f时，像移动速度大于物移动速度．
（4）根据凸透镜成像特点知道，当物距大于2倍焦距成倒立缩小实像是照相机的原理，当物距在1倍焦距与2倍焦距之间成倒立放大实像是幻灯机的原理，放大镜的原理是物距小于1倍焦距成正立放大虚像．
（5）记住凸透镜成像规律——口诀记忆法
一倍焦距内外分虚实（物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外为实像）；
二倍焦距内外分大小（物距小于二倍焦距，成放大的像，焦点除外；物距大于二倍焦距成缩小的像）；
实像总是异侧倒立的，虚像总是同侧正立的．
（6）透镜成像公式
透镜成像的物距u、像距v和焦距f之间的关系还可以用公式定量表示出来．
对凸透镜来说，f为正，成实像时v为正，成虚像时v为负．
对凹透镜来说，f为负，v为负．
【典例】
1．（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：
（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然不变，小峻继续向右移动蜡烛至45cm刻度线处，移动光屏，发现 （选填“能”或“不能”）得到蜡烛清晰的像。
2．（2016•襄州区模拟）如图所示，a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点，F为焦点。
日常生活中所用的几种光学仪器的成像原理与物体在不同点时的成像情况相对应，其中照相机是根据物体放在 a 点时的成像特点制成的，幻灯机是根据物体放在 c 点时的成像特点制成的。
知识点1．透镜的应用
1．照相机的工作原理：
照相机工作中，通过调节像距，在光屏上成倒立、缩小的实像．
2．眼睛和眼镜
（1）眼睛：
人的眼睛是一个高精密度的光学器官，相当于一个可以自动调节的照相机．其中晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏．人眼是靠调节晶状体的平凸程度，来获得清晰的像的．
（2）近视眼及其矫正：
近视眼的晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，因此来自远处某点的光不能会聚在视网膜上，而会聚在视网膜前，到达视网膜时已经不是一点，而是一个模糊的光斑了，如图甲所示．为了矫正近视眼，使它能像正常眼那样把远处射来的平行光会聚到视网膜上，应该用适当的凹透镜做眼镜，如图乙所示，使入射的平行光经过凸透镜发散后再射入眼睛，会聚点就能够移到视网膜上了．
（3）远视眼及其矫正：
远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，因此来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了，在视网膜上形成一个模糊的光斑，如图丙所示．为了矫正远视眼，使它能像正常眼那样把近处射来的平行光会聚到视网膜上，应该用适当的凸透镜做眼镜，如图丁所示，使入射的光经过凸透镜会聚后再射入眼睛，物体的像不再成在视网膜后面，而是成在视网膜上．
3．比较照相机和眼睛
眼睛
照相机
结构
角膜和晶状体（相当于一个凸透镜）
镜头（相当于一个凸透镜）
瞳孔
光圈
视网膜（有感光细胞）
底片（有感光材料）
成像
缩小、倒立、实像
缩小、倒立、实像
调节作用
像距不变，当物距减小（或增大）时，增大（或减小）晶状体的曲率以减小（或增大）焦距，使物体在视网膜上成清晰的像
焦距不变，当物距增大（或减小）时，减小（或增大）镜头到底片间的距离，使物体在底片上成清晰的像
1．（2017秋•南充期末）小强看远处的某点时，其光路如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．小强的眼睛是近视眼，应配凹透镜做成的眼镜
B．小强的眼睛是近视眼，应配凸透镜做成的眼镜
C．小强的眼睛是远视眼，应配凸透镜做成的眼镜
D．小强的眼睛正常，无须配戴眼镜
2．（2018•广西二模）如图是陈大爷眼睛看物体时的成像情况，则他的眼睛类型及矫正需要选用的透镜分别是（ ）
A．远视眼、凸透镜B．远视眼、凹透镜
C．近视眼、凸透镜D．近视眼、凹透镜
知识点4．望远镜和显微镜
通过两个透镜观察物体（如下表）
器材
看到的现象
望远镜或显微镜的诞生
作用
物镜
焦距较大的凸透镜
远处的物体变近了
伽利略望远镜
使远处的物体在近处成像，看上去物变近了，特别适宜观察行星和月球
目镜
凹透镜
物镜
焦距较大的凸透镜
远处的物体变近了，视野变广了
开普勒望远镜
目镜
焦距较小的凸透镜
物镜
焦距较小的凸透镜
近处的物体变远了，但变大了
显微镜
使物体放大较大的倍数，观察肉眼看不见的细小物体
目镜
焦距较大的凸透镜
【典例】
1．（2018•平邑县模拟）使用显微镜时，被观察物体离物镜的距离（ ）
A．小于焦距B．等于2倍焦距
C．小于2倍焦距，大于1倍焦距D．大于2倍焦距
2．（2018春•泰山区期末）2014年最为特别的天象之一﹣“超级月亮”出现于8月11日凌晨，它比正常时的月亮要大百分之二十，亮度也有所增加，某天文爱好者为了研究这一现象，于是架设一台天文望远镜做进一步观察，关于该望远镜，下列说法正确的是（ ）
A．它的物镜和显微镜的物镜作用相同
B．它的物镜相当于放大镜，用来把像放大
C．它的物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成虚像
D．它的目镜和显微镜的目镜作用相同
综合运用
一．选择题（共22小题）
1．有一次，小明上学前取自己的眼镜时，发现自己的近视镜和爷爷的老花镜混在一起，外形完全一样，如图所示，小明要想找出自己的眼镜，下列做法正确的是（ ）
A．用手摸镜时，中间厚边缘薄的是近视眼镜
B．拿着镜片近距离看书本上的字，把字放大的是近视眼镜
C．让镜片正对太阳光，太阳光通过镜片后能只呈现一个暗斑的是近视眼镜
D．让镜片正对太阳光，太阳光通过镜片能呈现一个明亮小光斑的是近视眼镜
2．如图所示是透镜对光的作用，其中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
3．将凸透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个光斑，这时光斑到凸透镜的距离为L，若凸透镜远离纸的过程中光斑先变小再变大，该凸透镜的焦距（ ）
A．一定小于LB．一定等于L
C．一定大于LD．可能小于L，也可能大于L
4．小华用透镜观察书上的字，看到如图所示情景，以下说法正确的是（ ）
A．图中成的是虚像
B．图中成像规律可应用于投影仪
C．图中的透镜制成的眼镜可以用于矫正近视眼
D．图中透镜远离书本，所成的像变大
5．如图所示，白板上嵌入LED灯做成的两个发光箭头（图甲），用玻璃杯装半杯水放在白板前（图乙），人眼观察到位于下方的箭头发生了变化，根据此现象，下列判断正确的是（ ）
A．玻璃杯下半部相当于一个凹透镜
B．下方箭头是利用凸透镜形成的虚像
C．下方箭头成像原理在生活中应用是照相机
D．乙图看到上方箭头是属于光的直线传播现象
6．人眼看到的下列现象中，不是虚像的是（ ）
A．阳光穿过树叶缝隙在地面上形成清晰亮斑
B．斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折
C．从侧面看到的圆形鱼缸中的鱼
D．海市蜃楼
7．关于虚像和实像，下列说法正确的是（ ）
A．看到虚像是人的幻觉，并没有光线进入人的眼睛
B．光的反射一定成虚像，光的折射﹣定成实像
C．实像能在光屏上得到，虚像不能在光屏上得到
D．平面镜成虚像，凸透镜一定成实像
8．测绘人员绘制地图时，常需要从高空飞机上向地面拍照，若使用的相机镜头焦距为50mm，则胶片与镜头的距离应为（ ）
A．100mm以外B．恰为50mmC．50mm以内D．略大于50mm
9．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，光具座上各元件位置如图所示，此时在光屏上恰好成一个清晰的像，则下列说法正确的是
（ ）
A．利用这一原理制成了投影仪
B．若保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置互换，会在光屏上成一个清晰倒立、缩小的像
C．若保持凸透镜位置不变，将蜡烛放到刻度线45cm处，适当移动光屏也能得到一个清晰的像
D．若将蜡烛稍稍靠近凸透镜，则应将光屏远离凸透镜才能得到清淅的像
10．如图所示，小东同学在“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，下列说法正确的是（ ）
A．利用这一成像规律可制成幻灯机
B．实验中，蜡烛越烧越短，光屏上烛焰的像向上移动
C．要使光屏上烛焰的像变小，只须将蜡烛靠近凸透镜
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
11．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，下列判断中正确的是（ ）
A．该凸透镜的焦距是16cm
B．当u=12cm时，在光屏上能得到一个缩小的像
C．当u=20cm时，成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的
D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小
12．一凸透镜焦距为15cm，若将物体放在此透镜前25cm处，可得到（ ）
A．倒立、放大的实像B．倒立、缩小的实像
C．正立、放大的实像D．正立、放大的虚像
13．一物体放在距凸透镜20cm处时，在另一侧距凸透镜14cm处的光屏上出现了一个清晰的像。
那么该透镜的焦距可能是（ ）
A．3cmB．6cmC．9cmD．12cm
14．如果不慎在照相机的镜头上粘上一个灰尘颗粒（如图），那么拍摄的相片（ ）
A．其上部将出现一个黑点
B．其下部将出现一个黑点
C．其上部和下部皆无黑点
D．其上部和下部各出现一个黑点
15．如图所示，下列关于光学现象的描述正确的是（ ）
A．图甲中，小孔成倒立的虚像
B．图乙中，配戴凹透镜可以矫正近视眼
C．图丙中，“彩虹”的上端是紫光
D．图丁中，漫反射不遵循光的反射定律
16．如图是陈大爷眼睛看物体时的成像情况，则他的眼睛类型及矫正需要选用的透镜分别是（ ）
A．远视眼、凸透镜B．远视眼、凹透镜
C．近视眼、凸透镜D．近视眼、凹透镜
17．如图为来自远方物体上的光经某同学眼球折光系统折射后的情况示意图。
则该同学矫正视力时应配戴的眼镜是图中的（ ）
A．
B．
C．
D．
18．2018年1月31日晚，我国几乎所有地区都欣赏到一轮“红月亮”高悬夜空的迷人景象。
有
很多天文爱好者使用望远镜欣赏美丽的月食景观，还有人用摄像头记录下整个过程。
对于以下说法正确的是（ ）
A．望远镜的物镜相当于投影仪
B．通过摄像头所成的像是正立放大的
C．通过望远镜的物镜成倒立缩小的实像
D．摄像头记录“红月亮”时镜头应该前伸
19．以下是显微镜和望远镜原理示意图，下面是关于它们的二次成像的说法：
①显微镜先成放大的实像，再成放大的虚像；②显微镜先成缩小的实像，再成放大的虚像；③望远镜先成放大的实像，再成放大的虚像；④望远镜先成缩小的实像，再成放大的虚像。
上述说法中正确的是（ ）
A．①③B．②④C．①④D．②③
20．下表是显微镜使用过程中的几种操作和要求达到的目的，其中正确的是（ ）
选项
操作
目的
A
转动遮光器和反光镜
调节光线强弱
B
在镜筒下降时
眼睛要注视目镜
C
转动转换器
调换不同倍数的目镜
D
将装片向右下方移动
使位于视野左上方的物像移到正中央
A．AB．BC．CD．D
21．显微镜和望远镜都装有一组目镜，目镜的作用相当于（ ）
A．投影仪的镜头B．一个放大镜
C．照相机镜头D．以上说法都不对
22．如图，显微镜下观察到的物像在视野右下方，要把物像调到视野中央，应将玻片标本向什么方向移动（ ）
A．右上方B．左下方C．左上方D．右下方
二．填空题（共2小题）
23．夏天，小明的爸爸经常开车带他出外旅游。
小明发现爸爸喜欢在烈日下洗车，并认为这样洗车后车身上的水干得快。
小明却告诉爸爸这样洗车不好，原因是水滴能形成 镜，对光起 作用，使车漆最上部温度升高，久之，车漆会失去光泽，并且造成色泽不均匀。
24．望远镜、显微镜都至少有两个透镜组成，显微镜的放大倍数是 、 的乘积。
三．作图题（共1小题）
25．完成下面的光路图。
四．实验探究题（共1小题）
26．在用焦距为10cm的凸透镜来探究凸透镜成像规律的实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，如图所示。
（1）当把烛焰放在光具座上如图所示位置，点燃蜡烛，移动光屏，可在光屏上得到烛焰清晰的像，这是 的成像原理。
（2）若凸透镜下半部分镜面上粘上了一小块不透明的污迹，则烛焰在光屏上的成像情况是 （选填“无法成像”、“一半的像”或“完整的像”）。
（3）若把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜，当“眼睛”戴上远视眼镜时，烛焰刚好在“视网膜”上成一清晰的像；若取下远视眼镜，则清晰的像会成在“视网膜”的 （选填“前面”或“后面”）。
五．解答题（共2小题）
27．请在图上作出两条入射光线经凸透镜折射后的光线。
28．下列两透镜组合中都有一个焦距是重合的，请画出经过两透镜的光路。
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