第五章透镜及其应用.doc

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1、义务教育教科书八年级 上册物理人民教育出版社致同学们科学之旅目录第一章 机械运动第1节 长度和时间的测量第2节 运动的描述第3节 运动的快慢第4节 测量平均速度第三章 声现象第1节 声音的产生与传播第2节 声音的特征第3节 声的利用第4节 噪声的危害和控制第三章 物态变化第1节 温度第2节 熔化和凝固第3节 汽化和液化第4节 升华和凝华第四章 光现象第1节 光的直线传播第2节 光的反射第3节 平面镜成像第4节 光的折射第5节 光的色散第五章 透镜及其应用第1节 透镜第2节 生活中的透镜第3节 凸透镜成像的规律第4节 眼睛和眼镜第5节 显微镜和望远镜第六章 质量与密度第1节 质量第2节 密度第3

2、节 测量物质的密度第4节 密度与社会生活索引第五章 透镜及其应用 世界有多大？宇宙是什么样的？这些亘古以来就吸引并困惑着人类的问题，一定也经常萦绕在你的心头、人类怎样才能解开这些疑团呢？科学家们正在使用的一种方法就是，利用巨大的天文望远镜来观察、接收来自宇宙的信息，通过分析这些信息，人们对宇宙了解得越来越多了，然而你知道吗，这项伟大的事业竟然与小小的透镜密切相关这一章我们就来学习透镜的知识。第1节 透镜生活中人们经常使用眼镜、照相机、投影仪、显微镜等光学仪器。用照相机拍照，可以把瞬间情景留为永恒的记忆；利用投影仪，可以使教室里的同学看到放大的图片；医院化验室的医生，在显微镜下可以看见血液中的各

3、种细胞这些光学仪器与我们的生活息息相关，它们的主要部件都是透镜( lens)。凸透镜和凹透镜如果仔细观察眼镜，你会发现镜片的中间和边缘的厚薄不一样。远视镜片中间厚、边缘薄，这样的镜片是凸透镜( convex lens)，如图5.1-1甲；近视镜图5.1.1 凸透镜和凹透镜90物理八年级上册片中间薄、边缘厚，这样的镜片是凹透镜( concave lens)，如图5.1-1乙。一般透镜的两个表面中至少一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜就叫做薄透镜。如图5.1-2，通过两个球面球心的直线叫做主光轴，简称主轴。主轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫做透镜

4、的光心( opticalcenter)。可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。主光轴 光心除了眼镜外，很多光学仪器和日常用品也用到了透镜。例如照相机镜头就是由一组透镜组成的（图5.1-3）。图5.1-3 照相机镜头剖面图透镜对光的作用许多同学可能做过这样的游戏：把一只放大镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整放大镜与纸的距离，纸上会出现一个很小、很亮的光斑（图5.1-4）。图5 .1-4放大镜使光会聚光斑处的温度很高，如果长时间照射，纸会被烤焦。这个现象提示我们：放大镜能把光会聚起来。放大镜是凸透镜，看来凸透镜对光有会聚作用。那么凹透镜也能使光会聚吗？下面我们通过实验来仔细研究这两种透镜

5、对光的作用。第五章透镜及其应用 91演示1让平行于透镜主轴的几束光射向凸透镜，观察光通过透镜后的偏折方向（图5.1-5）。2让平行于透镜主轴的几束光射向凹透镜，观察光通过透镜后的偏折方向（图5.1-6）。图5.1-5 凸透镜使光会聚图5.1-6凹透镜使光发散实验表明，凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫做会聚透镜，凹透镜又叫做发散透镜。焦点和焦距通过实验还可以发现，凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点( focus)。焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距( focal length)。凸透镜两侧各有一个焦点，两侧的两个焦距相等。跟主光轴平行的

6、光通过凸透镜的光路如图5.1-7所示。图中F表示焦点，表示焦距。凸透镜的焦距越小，透镜对光的会聚作用越强。想想做做太阳离我们非常远，射到地面的阳光可以看做平行光。想一想，怎样利用阳光测量凸透镜的焦距。找几个不同规格的凸透镜，试着测量它们的焦距。图5 .1-7凸透镜的焦点和焦距92 物理八年级上册动手动脑学物理1如图5 .1-8，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3 cm和5 cm。画出平行光经过它们之后的光线。哪个凸透镜使光偏折得更显著些？图5.1-8 2要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的什么位置？试试看。在解决这个问题的时候，你利用了前面学过的什么知识？ 3一束光通

7、过透镜的光路如图5 .1-9所示，哪幅图是正确的？ 图5.1-9哪幅图是正确的？4.根据入射光线和折射光线，在图5.1-10中的虚线框内画出适当类型的透镜。图5.1-10第五章透镜及其应用 93第2节 生活中的透镜照相机 仔细观察照相机，你会发现所有照相机的前面都有一个镜头。镜头是由一组透镜组成的，相当于一个凸透镜。来自物体（人或景物）的光经过照相机镜头后会聚在胶片上，形成被照物体的像（图5.2-1甲）。照相时，物体离照相机镜头比较远，像是缩小、倒立的。早期照相馆里，摄影师取景时看到的像就是缩小、倒立的（图5.2-1乙）。现在的相机利用光学或电子技术，把倒立的像转变成正立的，便于观察。物体的像

8、 照相机原理 照相机成缩小、倒立的像 图5.2-1想想做做 自制模型照相机 用硬纸板做两个粗细相差很少的纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动（图5.2-2）。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为510 cm的凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜。这样就做成了模型照相机。 在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，改变透镜和薄膜间的距离，就可以在薄膜上看到室外景物清晰的像。如果把薄膜换成感光胶片，就可以得到照相底片了。 观察时请注意，薄膜上的景物是不是倒立的？94物理八年级上册 胶片相机的胶片上涂着一层对光敏感的物质，这种物质在受到光的照射后发生化学变化，物体的像就被记录

9、在胶片上。现在生活中常使用数码相机，数码相机用一种电荷耦合器件代替胶片。这种电荷耦合器件能把光信号转换成电信号，从而更方便地记录物体的像。 无论是胶片相机还是数码相机，它们的成像都离不开透镜。投影仪 投影仪也是利用凸透镜来成像的。演示 把投影仪上的平面镜（反光镜）取下，投影片放到载物台上。调节镜头，在天花板上就能得到投影片上图案清晰的像（图5.2-3）。观察像的大小、正倒。投影仪上有一个相当于凸透镜的镜头，来自投影片（物体）的光，通过凸透镜后会聚在天花板上，形成图案的像。物体离投影仪镜头比较近，像是放大、倒立的。现在会议室、教室用的投影仪（图5.2-4），通常与电脑相连，电脑上的字或图通过投影

10、仪被放大，原理和上面说的投影仪类似。屏幕 镜头 投影片图5.2-3投影仪成像原理图5.2-4便携式投影仪放大镜 生活中常用的放大镜也是一个凸透镜，它是最常用的光学仪器之一。把放大镜放在物体跟眼睛之间，适当调整距离，我们就能看清物体的细微之处。这时我们看到的像是放大、正立的（图5.2-5）。 图5.2-5 放大镜第五章透镜及其应用 95实像和虚像 照相机和投影仪所成的像，是光通过凸透镜射出后会聚而成的。如果把感光板放在像的位置，确实能够记录下所成的像。这种像叫做实像( realimage)。凸透镜所成的实像是来自物体的光会聚而成的，它和物体分别位于凸透镜的两侧（图5.2-6）。图5.2-6 凸透

11、镜成实像情景：光屏能承接到所成的像，物和实像在凸透镜两侧。 平面镜所成的像是虚像，放大镜所成的像也是虚像。凸透镜成虚像时，通过凸透镜出射的光没有会聚，只是人眼逆着出射光的方向看去，感到光是从虚像的位置发出的，物体和虚像位于凸透镜的同侧（图5.2-7）。图5.2-7凸透镜成虚像情景：光屏不能承接到所成的像，物和虚像在凸透镜同侧。动手动脑学物理 1如图5.2-1所示，照相机的镜头相当于一个凸透镜，像成在照相机的底片上。判断图中的树所成像的正倒。 2凸透镜是许多光学仪器的重要元件，可以呈现不同的像。应用凸透镜，在照相机中成_、_立的 像；通过投影仪成_、_立的_像；用凸透镜做放大镜时，成_、一立的_

12、像。 3手持一个凸透镜，在室内的白墙和窗户之间移动（离墙近些），在墙上能看到什么？这个现象启发我们，阴天怎样估测凸透镜的焦距？为使估测结果更准确，操作时应注意什么？ 4请你根据本节课的“想想做做”，试着总结照相机、投影仪或幻灯机工作时是通过怎样的操作改变像的大小的。 96物理八年级上册第3节凸透镜成像的规律 照相机和投影仪都成倒立的实像，所不同的是：物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像；物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像。物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像。可见，像的虚实、大小、正倒跟物体离凸透镜的距离（物距）有关系。 像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系呢？实验 探究凸透镜成像的规

13、律 设计实验 我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距，有关系，所以研究物距U的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时，物体成像的情况（图5.3-1）。 物体 凸透镜 光屏 图5.3-1 进行实验与收集证据 用一支蜡烛作为发光物体，一块白色的硬纸板作为屏，研究烛焰的成像情况（图5.3-2）。图5.3-2 探究凸透镜成像规律的装置第五章透镜及其应用 97 把蜡烛放在较远处，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距“和像距秒（像到凸

14、透镜的距离）。 把蜡烛向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 继续向凸透镜移动蜡烛并调整光屏的位置，你总能在屏上得到蜡烛的像吗？撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，能否观察到蜡烛的像？像在什么位置？ 把实验中得到的数据和观察结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。 像与物距的关系 凸透镜的焦距f=_ cm 像的性质物距与焦 物距u/cm 像距 v/cm距的关系 虚实 大小 正倒 分析与论证 分析上表的记录，找出凸透镜成像的规律。1像的虚实：凸透镜在什么条件下成实像？在什么条件下成虚像？ 根据实验数据，仔细分析，得出结论，是非常重要的能力。探究中要注意发现规律，得出正确的结论。 2像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像？在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？ 3像的正倒：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？想想议议查看上表的数据，凸透镜成放大的像时，物距跟像距相比，哪个比较大?成缩小的像时，物距跟像距相比，哪个比较大?由此你可以得出什么结论?凸透镜所成的像有没有正立的实像?有没有倒立的虚像?98 物理八年级上册 动手动脑学物理 1照相机、投影仪、放大镜的成像都遵循凸透