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1、第三章 透镜及其应用一、 透镜1、凸透镜和凹透镜凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。 凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。主光轴：通过两个球面的球心的直线叫主光轴。简称主轴。光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变，这个点叫做透镜的光心。2、透镜对光的作用：凸透镜对光有会聚作用-光线折射后向主光轴靠拢。凹透镜对光有发散作用-光线折射后偏离主光轴。3、焦点和焦距凸透镜能使平行于主光轴的光在主光轴的另一侧会聚于一点，这个点叫做焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点。焦点到光心的距离叫做焦距，用f表示。同一凸透镜两侧的焦距相等。注意：根据凸透镜能够把平行于主光轴的光线会聚于焦点这的性质，我们可以粗
2、测凸透镜的焦距，方法是：将一凸透镜正对着太阳光，拿一白纸在透镜的另一侧来回移动，当折纸上的亮点最小、最清晰时，测出光点到光心的距离，即是该凸透镜的焦距。焦距的长短表示出凸透镜对光线会聚作用的强弱。焦距越短，镜面越凸，凸透镜对光线的会聚作用越强。光线通过后折射得越厉害。凹透镜能使平行于主光轴的光线发散，发散光线的反向延长线交于一点，这个点叫做凹透镜的虚焦点，凹透镜两侧各有一个虚焦点。虚焦点到光心的距离叫做焦距，凹透镜两侧的焦距相等。凹透镜焦距的长短表示它对光线发散作用的强弱。焦距越短，对光线的发散作用越强。光线通过后偏折得越厉害。4、三条特殊光线经过凸透镜的三条特殊光线：A、跟主光轴平行的光线，
3、经凸透镜折射后过焦点。B、通过焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴。C、通过光心的光线，经凸透镜折射后传播方向不变。经过凹透镜的三条特殊光线：A、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凹透镜的虚焦点。B、正对着凹透镜虚焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。C、通过光心的光线，经凹透镜折射后传播方向不变。三条特殊光线（要求会画）：1、过光心的光线经透镜后传播方向_，如下图： 2、平行于主光轴的光线，经凸透镜后_；经凹透镜后_，但其反向延长线必过_（所以凸透镜对光线有_作用，凹透镜对光有_作用）如下图： 3、经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后_；射向异侧焦点的光线经凹透镜
4、后平行于主光轴；如下图： 二、生活中的透镜1、照相机：照相机的镜头相当于一个凸透镜，胶片相当于光屏。它是利用u2f时凸透镜成的像是倒立、缩小的实像这一原理来工作的。照相时，物体到镜头的距离是物距，底片到镜头的距离（即暗箱的长度）是像距。依据凸透镜成像的规律，成实像时，物距变小，则像距变大，像也随着变大，也可以记忆为“物近则像远，像变大”2、投影仪：投影仪的镜头相当于凸透镜，屏幕相当于光屏。投影仪的原理是fu2f时凸透镜成倒立放大的实像。平面镜的作用是改变光的传播方向，使射向天花板的光能在屏幕上成像。3、放大镜：原理是uf时凸透镜成正立放大的虚像。盛水的透明小瓶、小水珠都可以看作凸透镜而具有放大
5、作用. 4、虚像和实像光线经过光学元件的反射或折射后，实际光线会聚所成的像是实像；光线经过光学元件反射或折射后，实际光线发散，反向延长线会聚所成的像是虚像。实像既能呈现在光屏上，也能用眼睛直接观看；虚像只能用眼睛观看，不能呈现在光屏上。 虚像和实像都既可因反射而形成（反射式天文望远镜），也可因折射而形成。三、探究凸透镜成像的规律1、物距：物距是物体到凸透镜的距离，用u表示。2、像距：像距是像到凸透镜的距离，用v表示。3、实验： 器材：兴具座、凸透镜、光屏、蜡烛、火柴等步骤：A、依次将点燃的蜡烛、透镜、光屏安放在光具座上，调整火焰的中心、透镜的光心、光屏的中心在同一高度上。B、调节蜡烛到透镜的距
6、离，使u2f，左右移动光屏，直到在光屏上能够看到烛焰的清晰的像，记下此时的物距和像距的大小。这时我们会看到光屏上出现相对蜡烛倒立的缩小的像，此时像位于一倍焦距和二倍焦距之间。C、把蜡烛移向凸透镜，仍保持它们的距离大于2倍焦距，再移动光屏。可以观察到还是倒立的缩小的实像。像的位置仍在一倍焦距与二倍焦距之间。但与步骤B相比像远离了透镜，即像距大了。蜡烛移动到距透镜2 倍焦距处，移动光屏可以在距离透镜2 倍焦距处观察到倒立的与烛焰等大的实像。像的位置也在2倍焦距处。D、调节蜡烛到透镜的距离，使fu2f，左右移动光屏，直到在光屏上能够看到烛焰的清晰的像，记下此时的物距的像距的大小。这时我们会看到在光屏
7、上出现与蜡烛相比倒立、放大有像，像的位置在凸透镜的二倍焦距以处。E、继续减小蜡烛到透镜的距离，当u2f 倒立 缩小 实像 异侧 fv2f 照相机 U=2f 倒立 等大 实像 异侧 V=2f Fu2f 投影仪 U=f 不成像 Uf 正立 放大 虚像 同侧 放大镜重点提示：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。成实像时，物近像远，像变大；成虚像时，物近像近，像变小。如果凸透镜被遮挡住一部分，只有一部分进光，凸透镜对光的作用不变，仍是完整的像，只是像变暗了。“倒立的实像”是相对于物来说的，像与物上下颠倒、左右相反。四、眼睛和眼镜1、眼睛的结构：见课本P68图3.4-1。角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透
8、镜；睫状体改变晶状体的形状，从而改变晶状体的焦距；虹膜调节瞳孔的大小，控制进入眼睛的光的多少。2、眼睛的视物原理：眼球好像一架照相机，眼睛的角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透镜，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。当眼睛看近处的物体时，睫状体收缩，带动晶状体变厚、折光作用增强，来自近处物体的光线会聚在视网膜上形成视觉。当看远处物体时，睫状体放松，带动晶状体变薄，折光作用减弱，来自远处物体的光会聚在视网膜上产生视觉。3、近视眼和远视眼的区别近视眼 远视眼的特点 近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体 远视眼只能看清远处的物体，看不清近处的物体形成原因 晶状体太厚，折光能力太强，或
9、者眼球在前后方向上太长，来自远处某点的光会聚在视网膜前，到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太扩大短，来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜，在视网膜上形成一外模糊的光斑矫正 配戴凹透镜 配戴凸透镜4、明视距离：正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离叫做明视距离，大约25厘米。5、透镜的焦度：透镜焦距的倒数叫焦度，用表示。=1/f。眼睛的度数D=100=100/f，f的单位是m。重点提示：凸透镜（远视镜片）的度数为正数，凹透镜（近视镜片）的度数为负数。五、显微镜和望远镜1、显微镜结构：显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相
10、当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜电做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。原理：来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，由目镜所得的视角比用眼睛直接观察物体时的视角大得多，我们就可以看到肉眼看不到的小物价体了。放大倍数等于目镜和物镜放大倍数之积。重点提示：物体对眼睛所成视角的大小不仅和物体的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。2、望远镜结构：由目镜（由凸透镜或凹透镜组成）和物镜（由凸透镜组成）组成。原理：物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜用来把这个像放大，我们就能看清远处的物体了。重点提示：望远镜物镜焦距
11、长，目镜焦距短，且物镜的第二焦点和目镜的第一焦点重合。六、重点专攻 1、正确理解会聚作用和发散作用 凸透镜（凹透镜）对光的会聚（发散）作用是指从透镜射出的光线相对于入射光线加大了会聚程度或减小了发散程度，即光线经过凸透镜（凹透镜）并不一定会聚到一点（发散），只不过比原来的传播方向更靠近主光轴（更远离主光轴）。会聚作用与会聚光线是不同的，发散作用与发散光线也是不同的，要区别开，即会聚作用射出的不一定是会聚光线，发散作用射出 的不一定是发散光线。2、根据成像判断透镜的情况利用凸透镜成像规律分析实际问题时关健是根据题中所给的成像情况，利用成像特点列出物距与焦距（或像距与焦距）的关系式，通过解不等式或
12、不等式组得到焦距的范围，再进一步利用成像特点分析具体问题。一、填空1如图4所示，在研究凸透镜成像规律的实验中，光屏上呈现了烛焰倒立清晰的像。如果去掉光屏，眼睛在A处_（选填“能”或“不能”)看到这个像，原因是_。2.如图是小伟通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图像。由图可知凸透镜的焦距是_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”）。3.如图8所示，投影仪的镜头相当于一个焦距为10cm的凸透镜，当物体到镜头的距离在 时，在屏幕上就可以看到倒立、放大的像；投影仪上有一块平面镜，它的作用是 ，使像能够投射到屏幕上。4.如图所示是某实验小组合作探究“
13、凸透镜成像规律”的实验装置（足够长）实验时应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一直线上，并且大致在_；当烛焰离凸透镜20cm 时，在另一侧光屏上得到一个清晰、倒立、缩小的烛焰的像，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向_（上下）移动；移动蜡烛，使烛焰离凸透镜10cm，再移动光屏，_（能不能）在光屏上得到一个清晰的烛焰的像。5.将蜡烛、焦距为10厘米的凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、透镜和光屏的中心在同一高度上。移动蜡烛使烛焰距凸透镜25厘米，在凸透镜另一侧移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、 的实像。根据这一成像规律，请举一个生活中的应用实例： 。6.一个焦距为10cm的凸透镜
14、，当蜡烛距它15cm时，在光屏上得到一个倒立、 _（填：“放大”、“缩小”或“等大”）的像；将蜡烛向透镜移近7cm后，在光屏上 （填：“能”或“不能”）成像。7某种物体通过一凸透镜成倒立、放大的实像，此时像距为15cm，当物体移到该透镜前20cm处时，能够用光屏承接到的像为 立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像， 就是利用这一原理制成的。二、选择1在做“探究凸透镜成像实验”时，将焦距为10cm的凸透镜和蜡烛放在光具座上，位置如图所示。则在光屏上A成倒立放大的实像 B成倒立缩小的实像C光屏上不会得到像 D像距大于10cm小于20cm2如图所示是利用航空摄影拍摄到的铜仁市碧江区一角，如果拍摄时所用照像机的镜头焦距是50mm，则胶片到镜头的距离应（）A大于100mmB大于50mm小于100mmC小于50mmD等于50mm3.图24 是“探究凸透镜成像的规律”实验装置示意图，凸透镜的焦距是20cm，如 图的情景，眼睛可能观察到烛焰经凸透镜折射所成的虚像.4.在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时，烛焰在光屏上呈现一个清晰放大的像。要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像，调节的方法是A.透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏靠近透镜移动
