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1、第三章 透镜及其应用第一节 透镜 透镜的原理：1.光的折射。2.两种透镜凸透镜凹透镜定义中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜。中间薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜。实物形状主光轴和光心透镜上通过球心的直线CC叫做主光轴，简称主轴。每个透镜主轴上都有一个点，凡是通过该点的光，其传播方向不变，这个点叫光心。对光线作用及光路图凸透镜对光有会聚作用。凹透镜对光有发散作用。光线透过透镜折射，折射光线传播方向比入射光线的传播方向更靠近主光轴。光线通过透镜折射后，折射光线传播方向比原入射光线的传播方向更远离主光轴。特殊光线焦点和焦距凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点，用F表示。凹透镜能使平行于主光轴的
2、光发散，这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这一点不是实际光线会聚而成的，叫做虚焦点，也用F表示。焦点到光心的距离叫做焦距，用f表示。凹透镜焦点到光心的距离叫做焦距，用f表示。凸透镜有两个相互对称的实焦点，同一透镜两侧的焦距相等。凹透镜有两个相互对称的虚焦点，同一透镜两侧的焦距相等。焦距与会聚能力的关系凸透镜焦距的大小表示其会聚能力的强弱，焦距越小，会聚能力越强。凹透镜焦距的大小表示其发散能力的强弱，焦距越小，发散能力越强。同种光学材料制成的凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短。表面越凸，焦距越短，会聚能力越强。同种光学材料制成的凹透镜表面的凹陷程度决定了它的焦距的长短。表面越凹
3、，焦距越短，发散能力越强。每个凸透镜的焦距是一定的。每个凹透镜的焦距是一定的。1. 平行光：射到地面的太阳光可以看作是互相平行的，叫做平行光。用凸透镜正对太阳，调整凸透镜到纸的距离，使纸上形成最小、最亮的光斑，那么这个光斑在凸透镜的焦点上。第二节 生活中的透镜照相机投影仪放大镜原理凸透镜成像u2ffu2fuf像的性质倒立、缩小的实像倒立、放大的实像正立、放大的虚像光路图透镜不动时的调整像偏小：物体靠近相机，暗箱拉长像偏大：物体远离相机，暗箱缩短像偏小：物体靠近镜头，投影仪远离屏幕像偏大：物体远离镜头，投影仪靠近屏幕像偏小：物体稍微远离透镜，适当调整眼睛位置像偏大：物体稍微靠近透镜，适当调整眼睛
4、位置物体不动时的调整像偏小：相机靠近物体，暗箱拉长像偏大：相机远离物体，暗箱缩短像偏小：镜头靠近物体（位置降低），投影仪远离屏幕像偏大：镜头远离物体（位置提高），投影仪靠近屏幕像偏小：透镜稍远离物体，适当调整眼睛位置像偏大：透镜稍靠近物体，适当调整眼睛位置其他内容镜头相当于一个凸透镜。像越小，像中包含的内容越多。镜头相当于一个凸透镜。投影片要上下左右颠倒放置。平面镜的作用：改变光的传播方向，使得射向天花板的光能够在屏幕上成像。l 实像和虚像（见下图）：照相机和投影仪所成的像，是光通过凸透镜射出后会聚在那里所成的，如果把感光胶片放在那里，真的能记录下所成的像。这种像叫做实像。物体和实像分别位于凸
5、透镜的两侧。 凸透镜成实像情景：光屏能承接到所形成的像，物和实像在凸透镜两侧。 凸透镜成虚像情景：光屏不能承接所形成的像，物和虚像在凸透镜同侧。第三节 探究凸透镜成像的规律【实验器材】f12 cm（最好在1020 cm之间）的凸透镜一个，蜡烛一支，用白色硬纸制成的光屏一个等。【设计实验】 把蜡烛放在远处，使物距u2f，调整光屏倒凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。测量物距u和像距v（像到凸透镜的距离）。 把蜡烛向凸透镜移近，重复以上操作，直到屏上得不到蜡烛的像。【结论】凸透镜的成像规律如下表（第一条规律并非由本实验得出）：物距（u）像的性质像距（v）应用正倒大小虚实无
6、穷远倒立一点实像vf（利用太阳光测透镜焦距）u2f缩小fv2f照相机u2f等大v2f（成像大小的分界点）fu2f放大v2f投影仪、幻灯机、电影放映机uf不成像无穷远（成像虚实的分界点）uf正立放大虚像uv（同侧）放大镜【对规律的进一步认识】l 成实像时，物近，像远，像变大。实像都是倒立的，倒立的都是实像。l 成实像时，uv4f（u2f时uv4f）l 成虚像时，物近，像近，像变小。l uf是成像正倒、物像同异侧的分界点。l u2f 是像放大和缩小的分界点。l 当像距大于物距时成放大的像，当像距小于物距时成倒立缩小的实像。【注意事项】l 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心要位于同一高度，目的是使烛焰的像
7、成在光屏中央。l uf时凸透镜要放在蜡烛和光屏之间。l 烛焰在光屏上的像在偏上方时，可以向上移动光屏或蜡烛，也可以向下移动凸透镜来调整。l 若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有： 蜡烛在焦点以内； 烛焰在焦点上； 烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度； 蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。l 在凸透镜旁放一近视镜（凹透镜），若使像清晰，需要将光屏远离透镜，或者将物体靠近透镜；在凸透镜旁放一远视镜（凸透镜），若使像清晰，需要将光屏靠近透镜，或者将物体远离透镜。第四节 眼睛和眼镜1. 眼睛的结构和作用：l 眼球好像一架照相机。l 晶状
8、体和角膜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。l 视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，我们就看到了物体。l 眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状：当睫状体放松时，晶状体比较薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体；当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。2. 近视眼和远视眼：产生原因矫正近视晶状体太厚，折光能力太强或眼球在前后方向上太长像成在视网膜前方戴近视镜（凹透镜）远视晶状体太薄，折光能力太弱眼球在前后方向上太短像成在视网膜后方戴远视镜（凸透镜） 近视
9、眼成像于视网膜前 矫正后 远视眼成像于视网膜后 矫正后3. 眼睛的度数：l 透镜焦距f的长短标志着折光本领的大小。焦距越短，折光本领越大。l 通常把透镜焦距的倒数叫做透镜焦度，用表示，1/f。l 眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦度乘100的值，即D100100/f（近视镜取负号，远视镜取正号）l 凸透镜（远视镜片）的度数是正数，凹透镜（近视镜片）的度数是负数。第五节 显微镜和望远镜（两个凸透镜放在一起）1. 显微镜：l 主要结构：目镜（靠近眼睛的凸透镜）、物镜（靠近被观察物体的凸透镜）、载物片、反光镜等。l 原理：物镜相当于投影仪，来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大、倒立的实像；目镜的作用则
10、像一个放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。l 显微镜最终成倒立、放大的虚像（相对于原物体来说）。2. 望远镜：烛焰透镜光屏l 主要结构：目镜（靠近眼睛的凸透镜）、物镜（靠近被观察物体的凸透镜）l 原理：物镜相当于照相机，使远处的物体在焦点附近成缩小、倒立的实像；目镜的作用相当于一个放大镜。物镜所成的像离我们的眼睛很近，并且目镜可以放大物象，所以视角就会变得很大。因为望远镜物镜的直径很大，所以可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。l 天文望远镜也常用凹面镜作物镜，如反射式望远镜。l 望远镜最终成正立、放大的虚像。l 哈勃空间望远镜：把天文望远镜安
11、置在大气层外，可以免受大气层的干扰，得到更清晰的天体照片。3. 视角（见右图）：我们看物体时，它对我们眼睛所成的视角越大，我们看见的物体就越大；反之我们看见的物体就越小。物体对眼睛所成视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。1. 凸透镜成像1小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”实验（如图）：要使烛焰的像能成在光屏的中央，应将蜡烛向 （填“上”或“下”）调整烛焰放距凸透镜20cm处，移动光屏至某位置，在光屏上得到一个等大清晰的像，则凸透镜的焦距是 cm使烛焰向右移动2cm，此时应该将光屏向 （填“左”或“右”）移至另一位置，才能得到一个倒立、 （填“放大”、“
12、缩小”或“等大”）的清晰实2.在“探究凸透镜成像规律”时，所用的凸透镜的焦距为10cm。现将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图16所示的光具座上进行实验。若图中C位置上放置光屏，则B位置上应放置。如图16所示，现要在光屏上成缩小的像，蜡烛应向移动，光屏应向移动。（填“左”或“右”）3.关于凸透镜：（1）在探究凸透镜成像的实验中，王聪同学先将凸透镜对着太阳光，调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点，如图所示，这一操作的目的是；（2）在探究凸透镜成像的实验中，由于蜡烛火焰的高度不合适，在光屏上得到如图所示不完整的像，要得到蜡烛火焰完整的像，应将蜡烛向调节；（3）照相机是利用凸
13、透镜成倒立、缩小实像的原理制成的；教室里的投影仪是利用凸透镜成倒立、实像的原理制成的。4【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关【提出问题】小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜.在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图22甲），看到手指 的像；然后再用它观察远处的房屋（图22乙），看到房屋 的像.（选填“放大”、“等大”或“缩小”）他想：凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关？物体到凸透镜的距离/光屏上像到凸透镜的距离/光屏上像的大小4013.5缩小3015缩小2020等大1530放大10光屏上没有像8光屏上没有像【进行猜想】凸透镜成像的大小可能与 有关.【设计并进行实验】小明在
14、图23所示的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如右表所示.【结论与应用】(1)分析数据可知物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越 ，同时发现像到凸透镜的距离就越 .(2)小明班照毕业照时，摄影师发现两旁还有同学没有进入取景框内，这时摄影师应使照相机 同学（选填“靠近”或“远离”），同时还应 照相机的暗箱长度（选填“增长”、“缩短”或“不改变”）.图23图22乙甲二、凸透镜1：下 10 右 放大（每空1分）2. 凸透镜 左 左3.测量凸透镜的焦距，上，放大4.【提出问题】放大 缩小 【进行猜想】物体到凸透镜的距离 【结论与应用】（1）大 长 （2）远离 缩短4
