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1、第四章光的折射透镜 1 定义 光从一种介质斜射入另一种介质时 传播方向发生 的现象 偏折 2 折射特点 如图 1 共面 折射光线 入射光线和法线在 内 2 异侧 折射光线 入射光线分别位于 两侧 同一平面 法线 3 角不等 定性 玻璃等其他透明介质 变性 折射角随着入射角的增大而 4 当光从空气垂直射入水 或其他透明介质 中时 传播方向 折射角等于 增大 不变 零 3 折射现象 水中的光线斜射入空气中时发生 折射角 入射角 逆着光线看过去 池水好像变 浅 了 折射 大于 1 两种透镜 1 图甲表示 镜 对光线具有 作用 凸透 会聚 2 图乙表示 镜 对光线具有 作用 如图是应用凸透镜对光线的
2、作用 易燃物应放在凸透镜的 处 凹透 发散 会聚 焦点 2 透镜的奥秘 1 现象 光经过三棱镜后由于 向底面偏折 2 实质 透镜可以看成由一些形状相似的 组成 折射 棱镜 1 凸透镜成像规律及其应用 项目物距 倒立 缩小的实 照相机 倒立 等大的实 倒立 放大的实 投影仪 正立 放大的虚像 放大镜 2 眼睛与视力矫正 1 眼睛 结构 晶状体相当于 视网膜相当于照相机的 成像特点 的实像 2 近视眼与远视眼的特点与矫正 光路图项目 凸透镜 胶片 倒立 缩小 近视眼 远视眼 凹透镜 凸透镜 3 望远镜 1 作用 能使远处的物体在近处成像 2 两种望远镜及成像特点 凹透镜 正立的虚 凸透镜 倒立的虚
3、 4 显微镜 1 组成 物镜和目镜都是 2 物镜 成 像 3 目镜 成 像 凸透镜 倒立 放大的实 正立 放大的虚 1 光线射到水面上同时发生和 2 我们看到水中的鱼是光的形成的像 3 我们看到的鱼比实际的鱼大一些 是因为鱼缸相当于 成像 参考答案 1 光的反射光的折射 2 折射虚 3 凸透镜正立 放大的虚 1 光射到不透明物质上 只发生反射 光射到透明物质上 既发生反射 又发生折射 2 在折射现象中 光路是可逆的 3 入射角 折射角都是光线与法线的夹角 4 光发生折射时 空气中的角总是 大角 5 作折射光线时 可将入射光线延长作为辅助线 6 作图步骤 一找点 折射点 二画线 法线 三定角 易
4、错警示 1 入射光线 折射光线一定过入 或折 射点 2 入射光线 反射光线 折射光线一定要用带箭头的实线 3 法线 入射光线和反射光线及折射光线的反向延长线一定要用虚线 拓展延伸 色散的原因 光的折射太阳光斜射到三棱镜上 七种色光的入射角相等 但由于不同色光的折射程度不同即折射角不相等 经过两次折射后 七种色光分别沿不同的方向传播 七种色光被分开 我们就看到了七种不同颜色的光 这就是光的色散 典例1 2012 苏州中考 如图所示 AO为入射光线 O为入射点 MN是法线 根据光的折射特点在图中画出折射光线 并用字母 表示折射角 思路导引 精讲精析 本题考查利用光的折射特点画图 光从水中斜射入空气
5、 折射角大于入射角 折射光线偏离法线 答案 方法归纳 根据入射光线画折射光线的方法 变式训练 2013 镇江中考 如图所示为光射入玻璃砖的入射光线和出射光线 请用直尺画出玻璃砖内部传播的光线 解析 本题考查光的折射作图 光从空气斜射入玻璃砖时 折射光线靠近法线 折射角小于入射角 当光线传播到玻璃砖的另一表面时 相当于光线从玻璃砖中斜射入空气中 此时折射光线远离法线 折射角大于入射角 答案 如图所示 1 凸透镜 1 过光心的光线 经凸透镜折射后传播方向不变 2 平行于主光轴的光线 经凸透镜折射后折射光线经过焦点 3 过焦点的光线 经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴 2 凹透镜 1 过光心的光线
6、经凹透镜折射后传播方向不变 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经过焦点 3 其延长线经过焦点的光线 经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴 方法技巧 制作平行光源由凸透镜的第三条特殊光线可知 把小灯泡放在凸透镜的焦点处 小灯泡发出的光经凸透镜折射后 变为平行光 平行于主光轴 拓展延伸 利用三条特殊光线确定像的位置和性质 例如 位于凸透镜的二倍焦距以外的物体通过凸透镜所成的像如图所示 由图示可以看出 此时的像是倒立 缩小的实像 像位于凸透镜的一倍焦距与二倍焦距之间 典例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
7、 保留作图痕迹 思路导引 解答本题的关键点如下 精讲精析 本题考查凸透镜的光路作图 入射光线AO经过透镜焦点 说明折射光线OB与主光轴平行 透镜与OB垂直且过O点 答案 如图所示 失误档案 1 会聚和发散是相对于入射光线来说的 入射光线经透镜折射后传播方向更偏向主光轴的为会聚 入射光线经透镜折射后更远离主光轴的为发散 2 每条入射光线和每条折射光线都要标注箭头 3 光路都是可逆的 变式训练 2012 广东中考 根据图中光的传播方向 在虚线框内画上凸透镜或凹透镜 解析 本题考查凹透镜对光的发散作用 凸透镜对光有会聚作用 会聚指的是靠近主光轴 凹透镜对光有发散作用 发散指的是远离主光轴 图中折射光
8、线与入射光线相比 远离主光轴 则虚线框中应填凹透镜 答案 如图所示 2012 茂名中考 如图所示 MN为凸透镜的主光轴 A为蜡烛 A 为蜡烛在光屏上所成的像 根据凸透镜成像原理确定凸透镜的位置及其焦点 并将它们画出来 解析 本题考查凸透镜的三条特殊光线的画法 过光心的光线传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜后过焦点 过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴 以A为发光点 则A 就为光线经凸透镜后的会聚点 答案 如图所示 分析成像情况可知如下成像规律 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 典例3 2013 常州中考 2012年12
9、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 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 思路导引 明确凸透镜成实像时物距 像距及像大小的关系 精讲精析 选C 本题考查凸透镜成像 照相机的镜头相当于一个凸透镜 焦距不变时 物距越大 像越小 从图中可知 照片上小行星的像越来越小 说明小行星与探测器的距离即物距在
10、逐渐变大 镜头与像的距离即像距逐渐变小 正确答案是C 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 变式训练 2011 广州中考 如图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 40cm 则凸透镜焦距不可能小于cm 解析 本题考查凸透镜成像的规律及应用 投影仪是利用物体到凸透镜的距离大于1倍焦距小于2倍焦距时 成倒立 放大的实像原理 其中平面镜的作
11、用是改变光的传播方向 使得射向天花板的光能在屏幕上成像 由f u 2f 即f 40cm 2f 得20cm f 40cm 故凸透镜焦距不可能小于20cm 答案 放大倒立改变光的传播方向20 拓展延伸 眼睛中的透镜角膜光通过透明的称为角膜的前表面进入眼睛 角膜能防止灰尘进入眼睛 它也起着透镜的作用 保证来自不同方向的光线都能进入眼睛 虹膜虹膜可以改变进入眼睛的光线数量 是一块可伸缩的肌肉环 虹膜使眼睛带上了颜色 多数人的虹膜是褐色的 也有人的虹膜是蓝色或绿色的 瞳孔瞳孔是眼睛中的黑色部分 事实上它是角膜覆盖下的一个洞 瞳孔呈黑色是因为它直通眼睛黑暗的内部 虹膜通过肌肉环的伸缩来控制瞳孔的大小 在光
12、线昏暗时 瞳孔变大 更多的光进入眼睛 在光线耀眼时 瞳孔变小 减少了进入眼睛的光线数量 典例4 2013 雅安中考 如图所示的四幅小图中 正确表示远视眼成像情况的是图 其矫正做法是图 思路导引 按照下列思路分析 精讲精析 本题考查眼睛的矫正 远视眼成像在视网膜后 用凸透镜矫正 近视眼成像在视网膜前 用凹透镜矫正 答案 乙丁 失误档案 注意区分近视镜和远视镜对光的作用 近视镜是凹透镜 对光有发散作用 能减缓成像 增大像距 远视镜是凸透镜 对光有会聚作用 能加快成像 减小像距 变式训练 2012 烟台中考 善于观察的小明发现 张老师上课时 观察远处的同学时要摘下眼镜 而看近处的课本时 又要戴上眼镜
13、 这样频繁地戴上摘下眼镜非常不方便 张老师的眼睛属于 选填 近视眼 或 远视眼 如图所示是一种新型眼镜 这种眼镜的镜片分上下两个区 A区厚薄均匀 B区可以矫正视力 张老师戴上这种眼镜就可以通过 选填 A区 或 B区 看远处同学 再不需要频繁地戴上摘下眼镜了 解析 本题考查远视眼的成像特点及矫正方法 由于张老师能够看清远处的物体 不能看清近处的物体 说明张老师患有远视眼 需用凸透镜矫正 而A区是厚薄均匀的镜片 故看远处时应通过A区观看 答案 远视眼A区 1 实验设计与步骤 1 按图所示的要求安装好实验器材 保证光屏A和B在同一个 内 让入射光线沿光屏A投射到水面上 观察光屏B上折射光线的位置 平
14、面 2 将光屏B向前或向后转折一定角度 观察光屏上是否还有折射光线 其目的是探究折射光线 入射光线和法线是否在 内 3 研究角的关系 多次改变入射角的大小 分别测量折射角的大小 研究折射角和入射角的关系 同一 个平面 2 问题探究 1 实验中在水面上方喷些烟雾和在水中滴几滴牛奶的目的是什么 提示 便于观察光束的路径 清楚地观察到入射光束和折射光束 2 两实验中 如何探究折射角与入射角的关系 提示 不断改变入射光线的方向 观察折射光线位置的变化 3 当将光线从水中射向空气中时 可看到折射光线沿入射光线方向射出 这说明了什么 提示 光发生折射时 光路是可逆的 易错警示 在说明折射角与入射角的大小关
15、系时 只能说 折射角大于 或小于 入射角 典例1 学校科技小组参加市科技创新大赛 研究光在水和玻璃中的反射规律和折射规律 从实验中得到如表所示数据 表1是光从空气射入水中的测量数据 表2是光从空气射入玻璃的测量数据 表1 表2 1 分析表1的数据 可以得出的结论是 2 对表1 表2的数据进行归纳分析 得出的结论是 解析 要解答本题需明确 光在物体表面反射时 反射角等于入射角 光由空气斜射入玻璃和其他透明介质中时 入射角大于折射角 且折射角随着入射角的增大而增大 1 分析表1的数据 可以得出 无论入射角如何变化 反射角等于入射角 当入射角由15 增加到60 时 折射角由11 3 增加到40 9
16、折射角随着入射角的增大而增大 而且折射角总小于入射角 2 由表1 表2数据比较可知 光在水中和玻璃中折射 当入射角相同时 玻璃中的折射角更小 所以光的折射与介质材料有关 答案 1 光由空气斜射入水中时 反射角等于入射角 光由空气斜射入水中时的折射角总小于入射角 且折射角随着入射角的增大而增大 2 不同介质对光的偏折能力不同 1 实验器材 蜡烛 光具座 火柴等 2 实验原理 3 实验设计 思路 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 记录每次成像时物距和对应的像距及成像的特点 凸透镜 光屏 光的折射 凸透镜 光屏 4 问题探究 1 做实验时 如何选择合适焦距的凸透镜 提示 根据光具座长度L与焦距f的关系 L 4f 2 实验中应该如何调节蜡烛 凸透镜 光屏的高度 提示 为了保证烛焰的像成在光屏的中央 必须使烛焰 凸透镜 光屏三者的中心在同一高度 或同一条直线上 3 怎样才能在光屏上找到 清晰的像 提示 缓慢地多次前后移动光屏 并不断比较光屏上像的 清晰程度 直到光屏上的像 最清晰 为止 4 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
