《透镜及其应用》知识讲解.docx

透镜及其应用全章复习与稳固提高【学习目标】1. 识别凸透镜和凹透镜，知道凸透镜对光线的会聚作用和凹透镜对光线的发散作用；2. 知道凸透镜的光心、主光轴、焦点和焦距；3. 理解凸透镜成像规律；4. 知道照相机、幻灯机、放大镜的成像原理；5. 知道近视眼和远视眼的成因和矫正。【学问网络】【要点梳理】要点一、凸透镜和凹透镜1、透镜：中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜；中间薄，边缘厚的透镜叫凹透镜2、主光轴：通过两个球面球心的直线。3、光心O：主光轴上有个特别点，通过这个点的光线传播方向不转变。凸透镜凹透镜4、焦点F：凸透镜使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点。凹透镜使跟主光轴平行的光线发散，发散光线的反向延长线会聚在主光轴上一点，这点叫凹透镜的虚焦点。5、焦距 f ：焦点到凸透镜光心的距离。如图：凸透镜凹透镜6、对光线的作用：凸透镜对光线有会聚作用，也叫会聚透镜；凹透镜对光线有发散作用，也叫发散透 镜。要点诠释：1、凸透镜有两个焦点，凹透镜有两个虚焦点；2、放在凸透镜焦点上的光源发出的发散光束，经过凸透镜折射之后变成平行光束，幻灯机、投影仪、 舞台上的追光灯等仪器就是利用了这一原理；3、凹透镜的虚焦点，“虚”表示该点并不是实际光线的交点，而是逆着凹透镜折射光线的方向看去。要点二、凸透镜成像规律及应用1、凸透镜成像规律：物的位置像的位置像的性质应用举例u=平行光v=f成一点测定焦距u2f2fvf像物侧与异 缩小、倒立、实像等大、倒立、实像照相机，眼睛凸透镜u=2fv=2f2fufv2f放大、倒立、实像投影仪u=fv=不成像探照灯的透镜同侧ufvf放大、正立、虚像放大镜凹透镜 物在镜前任意处vU同侧 缩小、正立、虚像2、口诀记忆：总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大； 成虚像时，物近像近，像变小。”（1） “一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。（2） “二焦分大小”：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。（3） “成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像渐渐变大。（4） “成虚像时，物近像近，像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像渐渐变小。 3、凸透镜成像应用：（1） 照相机：镜头相当于凸透镜，来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶片上，成倒立、缩小的实像。（2） 投影仪：镜头相当于凸透镜，来自投影片的光通过凸透镜后成像，再经过平面镜转变光的传播方向，使屏幕上成倒立、放大的实像。（3） 放大镜：成正立、放大的虚像。要点诠释：实像和虚像的区分：1成像原理不同：物体发出的光线经光学器件会聚而成的像为实像，经光学器件后光线发散，反向延长相交形成的像叫虚像。2成像性质上的区分，实像倒立的，虚像是正立的。3接收方法上的区分：实像既能被眼睛看到，又能被光屏接收到，虚像只能被眼睛看到，不能被光 屏收到。要点三、眼睛和眼镜1、近视眼：只能看清近处的物体，看不清远处的物体。2、成因：晶状体变得太厚，折射光的力气太强或由于眼球在前前方向上太长，来自远处的光会聚在视 网膜之前，视网膜上得不到清楚的像。如图：3、矫正：佩戴适宜的凹透镜4、远视眼：只能看清楚远处的物体、看不清近处的物体。5、成因：晶状体太薄，折光力气太弱，或者是眼球在前前方向上太短，来自近处物体的光线发散程度 较大，光会聚到了视网膜之后。6、矫正：佩戴适宜的凸透镜要点诠释：1、近视眼是由于眼睛调整力气减弱或是眼球前后过长造成的，近视眼应选用适当度数的近视镜片进展 矫正，近视眼镜是由凹透镜制成的。2、矫正远视眼，增加对光的折射作用。可配戴用凸透镜制成的远视眼镜，使入射的光线经凸透镜折射 后进入眼睛，会聚点就能移到视网膜上，如以下图。要点四、凸透镜成像作图1、凸透镜的三条特别光线：（1） 通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变如图甲；（2） 通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴如图乙；（3） 跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点如图丙。2、凹透镜的三条特别光线：（1） 通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变如图甲；（2） 射向凹透镜的光线假设其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴如图乙；（3） 跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点如图丙。3、凸透镜成像作图（1） 成倒立缩小实像时，物距u > 2 f ，像距2 f > v > f 如以以下图甲所示：（2） 成倒立放大实像时，物距2 f > u > f ，像距v > 2 f 如以以下图乙所示：（3） 成正立放大虚像时，物距u < f 如以以下图丙所示：【典型例题】类型一、透镜对光线的作用1. 两个完全一样的凸透镜 L 、L 如图放置，其中 AO =O B=BO ，过 A 点的一条光线经 L 折射后按如121121图方向到达L ，则关于该光线再经L 折射后的去向，以下推断正确的选项是22A过L2 的二倍焦距点B过 L2 的焦点C平行于L2 的主光轴D过L2 的二倍焦距以外的点【思路点拨】由于 AO1=O1B 依据凸透镜成像规律，物体在2 倍焦距处时物距等于像距，所以AO1 是凸透镜L1 的 2 倍焦距；L1、L2 是一样的凸透镜，焦距一样，所以BO2 是 L2 的 2 倍焦距。【答案】A【解析】过主光轴上的一点 A 发出的光线，经过凸透镜折射后交于主光轴上一点B，并且A、B 两点到光心的距离相等，可知：AO1 和 O1B 为凸透镜的二倍焦距。由于两个透镜完全一样，且 AO1=O1B=BO2，所以 BO2 也是凸透镜L2 的二倍焦距，所以光线再经L2 折射后仍过L2 的二倍焦距点。【总结升华】过凸透镜二倍焦点的光线经凸透镜折射后仍过二倍焦点。这个规律可结合凸透镜的成像规律来帮助理解，当物距等于二倍焦距时，物距和像距相等。举一反三：【变式】往试管里注入清水，用橡皮塞堵住管口，留一稍大的空气泡。让阳光垂直照耀试管，觉察阳光透过空气泡在白纸上形成一橄榄状的暗影，如以下图，缘由是，用把握的物理学问分析，阳光透过试管的其它局部，呈现在白纸上的是。【答案】空气泡下的水相当于一凹透镜对光线起发散作用；一条与试管平行的亮线2. 凸透镜 L 的焦距为 f ，凹透镜 L 的焦距为 f ，且 f f 。假设把它们的主光轴重合相互平行112212放置，并适当调整两块透镜中心之间的距离，可使一束平行于主光轴的入射光通过这两块透镜后仍为平行光束。这时两块透镜中心间的距离为。【答案】f -f12【解析】左边放凹透镜，右边放凸透镜，让凸透镜与凹透镜的左端的焦点重合，此时该两块透镜中心间的距离为：f -f ，如以以下图所示：12【总结升华】题目考察了凸透镜、凹透镜对光线的作用，会画凸透镜的三条特别光线：通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴。平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不转变。举一反三：【变式】在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为 f，此时两个透镜之间的距离为 L。在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可推断凹透镜的焦距为 AfBLCf+LDf-L【答案】D3.如以下图，画出光线ab 和 Oc 通过透镜前后的完整光路。类型二、作图题【思路点拨】凹透镜的三条特别光线：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。平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点。过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不转变。【答案与解析】依据凹透镜的三条特别光线的规律。入射光线平行于主光轴，则其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不转变。如以下图：【总结升华】在作凹透镜的光路图时，先确定所给光线的特点再依据透镜的三条特别光线来作图。举一反三：【变式】2023 春 潜江校级期中完成以下光路图保存必要的作图痕迹。【答案】4.如图是小伟通过试验得到的凸透镜的像距 v 和物距 u 关系的图象，由图可知凸透镜的焦距是类型三、凸透镜成像规律cm；当物距为 30cm 时的成像特点可应用于填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”【答案】10；照相机【解析】由图知，当物距为 20cm 时，像距也为 20cm，依据凸透镜成像的规律，物距等于 2 倍焦距时， 成倒立等大的实像，此时像距与物距相等，所以2f=20cm，则f=10cm；当物距为30cm 时，即u2f，则由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像，照相机就是依据此原理制成的。【总结升华】题目主要考察凸透镜成像的应用，要熟记凸透镜成像的规律，和成像的特点及像距与物距之间的关系。解决此题的关键是通过图象确定凸透镜的焦距。5.2023 春子洲县校级期中关于透镜，以下说法正确的选项是类型四、综合应用A凸透镜对光线有会聚作用，通过凸透镜的光线确定会聚到一点 B不管是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变 C放在凹透镜焦点上的点光源，它发出的光线经透镜折射后光线平行于主光轴D凸透镜有两个虚焦点，凹透镜有两个实焦点【答案】B【解析】A、凸透镜对光线有会聚作用，只有平行于主光轴的光线才能会聚于焦点，故A 错误；B、不管是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变，故 B 正确；C、依据光路的可逆性，放在凸透镜焦点上的点光源，它发出的光线经透镜折射后光线平行于主光轴，故 C 错误；D、凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点，故D 错误，应选B。【总结升华】题目考察了学问的综合运用，凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用；知道凸透镜和凹透镜对光线的作用是解决该题的关键。举一反三：【变式】如以下图，当用眼睛去观看镜子时，光束似乎是从M 处发散开来的，则透镜的焦距是 A0.1mB0.2mC0.3mD0.5m【答案】A6.小王做“探究凸透镜成像规律”的试验。类型五、试验探究（1） 他将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm 处，屏上呈现出最小最亮的光斑。（2） 他把蜡烛、凸透镜和光屏放置在米尺旁。点燃蜡烛后，他还应调整火焰中心、凸透镜中心和光屏中心在。（3） 调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm 处时，在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、的实像；填光学仪器就是利用这一成像规律工作的。（4） 试验中，当小王用白纸遮掉凸透镜的上半局部时，光屏上成像的状况是。A只消灭烛焰的上半局部的像B只消灭烛焰的下半局部的像 C照旧是完整的像，只是变暗些D成像状况像不受任何影响【思路点拨】探究凸透镜成像的试验时，依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中 心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心；凸透镜成像时，2fuf，成倒立、放大的实像，应用于 幻灯机和投影仪；物体有很多点组成，物体上任一点射向凸透镜有很多条光线，经凸透镜折射后，有无 数条折射光线会聚成该点的像，当遮住凸透镜的一局部，还有另外的局部光线，经凸透镜折射会聚成像。【答案】2同一高度；3放大；投影仪 4C【解析】2蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心。3烛焰放在距凸透镜 16cm 处时，凸透镜的焦距是 10cm，2fuf，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪。4遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线削减，会聚成的像变暗。【总结升华】题目考察了凸透镜成像规律的探究试验。需要学生把握凸透镜成像时的规律及特点要结合实际应用。试验过程中，光屏上不能正常成像，或成像不清楚，或成像不在光屏中心，能分析缘由，并能解决。