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1、透镜及其应用知识网络结构及经典例题解析 【考纲要求】1. 了解凸透镜、凹透镜对光的作用；2. 知道凸透镜的焦点、焦距和主光轴；3. 理解凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件；4. 知道照相机、幻灯机和放大镜的原理；5. 知道近视眼和远视眼的矫正；6. 了解望远镜、显微镜的工作原理。【知识网络】【考点梳理】考点一、透镜1、凸透镜：（1） 中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜。（2） 凸透镜对光线有会聚作用。2、凹透镜：（1） 中间薄边缘厚的透镜叫凹透镜。（2） 凹透镜对光线有发散作用。3、透镜的主光轴和光心：如下图所示：透镜上通过两个球心的直线 CC叫主光轴；主光轴上有一个特殊点，通过该点的光其 传播方向不
2、变，这个点是光心。4、凸透镜的焦点、焦距（）焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示。 （）焦点到光心的距离叫焦距，用“f”表示。1要点诠释：1 、凡是透光性能优良的材料都能磨制成透镜，如冰、水晶、金刚石、高分子透明树脂、有机玻璃等。 透镜是一种模型，常见的物体如近视镜、远视镜、放大镜，甚至一滴水都可以看做是一个透镜。 2 、凸透镜对光具有会聚作用，并不是说光通过凸透镜后一定会聚在一点或一定是一束会聚光束。会聚 是相对于不发生折射时的光来说的。3 、凹透镜对光具有发散作用，并不是说通过凹透镜后的光束一定是发散的或延长不相交。发散是相对 于不发生折射时
3、的光来说的。考点二、探究凸透镜成像规律1、 实验目的：观察凸透镜成各种像的条件2、 实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴3、 实验步骤：（1） 共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏 的中心大致在同一高度。（2） 把蜡烛放在较远处，使 ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这 个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。（3） 把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于 ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰 的烛焰的像。 观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。（4） 把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜
4、的距离在 ，移动光屏，直到光屏上出现明 亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。（5） 把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像（6） 把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?2、凸透镜成像规律记忆口诀：“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。 （3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透
5、镜，像远离透镜，像逐渐变大。（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，像逐渐变小。 要点诠释：做凸透镜成像实验时，为了保证成像在光屏的中央。应该调节蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一条 直线上，并且在同一高度。考点三、凸透镜的应用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，再经过平面镜改变光的传播方向， 使屏幕上成倒立、放大的实像。23、 放大镜：成正立、放大的虚像。4、 显微镜：物镜焦距较短，物体通过它成倒立、放大的实像（像投影仪的镜头）；目镜焦距较长
6、，物镜 成的像经过它成放大的虚像（像放大镜）。5、 望远镜：（开普勒望远镜）物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放 大镜，用来把这个像放大。要点诠释：1、 为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。2、 照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是 调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。考点四、眼睛和眼镜1、近视眼和远视眼：近视眼表 只能看清近处的物体，看不清远处的物体。远视眼只能看清楚远处的物体、看不清近处的物体。现成 晶状体变得太厚，折射光的能力太强或由于眼球在前 晶状体太薄，折光能力太弱，或者是眼球在
7、前因 后方向上太长，视网膜距晶状体过远，来自远处的光 后方向上太短，来自近处物体的光线发散程度 会聚在视网膜之前，视网膜上得不到清晰的像。如图：较大，光会聚到了视网膜之后。矫正2、眼镜的度数：（1） 焦度：透镜的焦距越短，折光本领越大，透镜焦距的倒数叫透镜焦度。用表示即：（2） 焦距以米为单位时，焦度的单位是屈光度。眼镜度数是屈光度数乘以 100。如焦距为 1/5m 的凸透 镜，焦度为 5 屈光度，用它做成的远视镜片为+500 度。（3） 度数：远视镜的度数为正数，近视眼的度数为负数。【典型例题】类型一、凸透镜成像规律及其应用1. 在做“探究凸透镜成像实验”时，将焦距为 10cm 的凸透镜和蜡
8、烛放在光具座上，位置如图所示。 则在光屏上（ ）3A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 20cm【思路点拨】要解决此题，需要掌握凸透镜成像的规律，知道当物距处于 1 倍和 2 倍焦距之间时，成倒 立放大的实像且像距大于 2 倍焦距。掌握物距的概念，知道物距是从物体到凸透镜的距离。【答案】A【解析】由图知，蜡烛到凸透镜的距离是 16cm，焦距为 10cm，物体处于凸透镜的 1 倍和 2 倍焦距之间， 所以此时成倒立放大的实像；此时像距大于 2 倍焦距。【总结升华】此题考查了凸透镜成像规律的应用，要熟练掌握凸透镜成像的特点与物距、像距之间的关 系。举
9、一反三：【变式】医用体温计的刻度部分为三棱体，横截面如图所示，其正面呈圆弧形，这样就可以看清体温计 内极细的汞柱，便于读数，这是因为圆弧形玻璃的作用相当于 ，我们用它能看到汞柱被放大后正 立的 像。【答案】凸透镜 虚像2. 某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离 v 跟物体到凸透 镜的距离 u 之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（ ）A 该凸透镜的焦距是 16cmB 当 u=12cm 时，在光屏上能得到一个缩小的像C 当 u=20cm 时成放大的像。投影仪就是根据这一原理制成的D 把物体从距凸透镜 12cm 处移动到 24cm 处的过程中，像逐渐变小【思
10、路点拨】要熟练掌握凸透镜成像的规律和应用，知道当物距大于焦距时，凸透镜成实像； 凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小。【答案】D【解析】A、u=v=2f，凸透镜成倒立、等大的实像，如图，u=v=2f=16cm 时，所以 f=8cm；A 错误。 B、当 u=12cm 时，2fuf，成倒立、放大的实像；B 错误。C、当 u=20cm 时，u2f，成倒立、缩小 的实像，应用于照相机；C 错误。D、物体从距凸透镜 12cm 处移动到 24cm 处的过程中，凸透镜的物距 大于焦距，成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小；D 正确。【总结升华】凸透镜成像的四种情况和应用，以及凸透镜成实像
11、时，物距、像距、像之间的关系，是凸 透镜成像习题的重要依据，一定要熟练掌握。举一反三：4【变式】小明拿着凸透镜在窗户和墙壁之间移动，发现墙壁上出现了一个窗户的清晰的像，此时窗、凸 透镜、墙壁的位置如图所示（像没有画出），则下列说法正确的是（ ）A 墙壁上出现的是正立、缩小的实像B 照相机是利用图中所示的成像规律工作的C 用白纸挡住凸透镜上半部，墙壁上不能出现窗户完整的像D 向左移动凸透镜，在墙壁上还会出现一个清晰的像【答案】B3.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
12、 透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏靠近透镜移动B 透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏远离透镜移动C 透镜不动，蜡烛靠近透镜移动，光屏远离透镜移动D 透镜不动，蜡烛靠近透镜移动，光屏靠近透镜移动【思路点拨】根据凸透镜成像规律判断，凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像；物距等 于像距时，成倒立等大的实像；物距小于像距时，成倒立放大的实像。【答案】A【解析】如图，物距小于像距，成倒立放大的实像。要使光屏上呈现倒立、缩小的实像，要增大物距， 同时减小像距，所以在凸透镜不动时，蜡烛远离凸透镜，同时光屏靠近凸透镜。【总结升华】根据物距和像距的关系可以判断凸透镜成像情况；根据物距和焦距，根据像距和焦
13、距，都 可以判断凸透镜成像情。举一反三：【变式】物体通过凸透镜可成（ ）A正立、缩小虚像 B正立、放大虚像C倒立、放大虚像 D正立、放大实像【答案】B类型二、作图4. 根据图中入射光和出射光的情况在方框内填上一个适当的光学元件。5【思路点拨】我们知道的光学元件一般有平面镜、凸透镜、凹透镜、凸面镜、凹面镜五种，其中平面镜 对光的作用是能够改变光的传播方向；凸透镜和凹面镜对光有会聚作用；凹透镜和凸面镜对光有发散作 用。将图示的出射光与入射光的特点，与各光学元件的光学性质相对应即可得到答案。【答案】【解析】将各图中的出射光与入射光进行比较：甲图中，入射光是会聚光，出射光变为平行光，相对于 光学元件前
14、的光线是发散了。所以里面的光学元件对光线有发散作用，故为凹透镜。乙图中平行光入射， 两条入射光线出射时上下位置颠倒了，只有平行光通过凸透镜且出射光过焦点后位置才会发生颠倒，故 为凸透镜。丙图中，出射光与入射光都是平行光，只是光的传播方向发生了变化，故为平面镜。 【总结升华】这种题目一般被称为光学黑匣子问题。把握住入射光线与出射光线的特点是解决此题的关 键。特别是乙图中，给人的感觉是发散了，应该是凹透镜，更要注意到两条入射光线出射时上下位置颠 倒了，所以这是两条出射光线在方框内会聚相交后又发散的，故应为凸透镜。举一反三：【变式】根据图中入射光线和折射光线的方向，在方框内画出合适的透镜；在图中根据
15、入射光线画出经 凸透镜折射后的出射光线；一束光经过一个透镜前后的情况如图所示，请在图中画出这个透镜。【答案】类型三、综合应用5.用光学仪器观察物体，下面说法错误的是（ ）6A 如图甲所示，用凸透镜观察自己的指纹，看到的是正立放大的像B 如图乙所示，用凸透镜观察窗外远处的物体，看到的是倒立缩小的像C 如图丙所示，用平面镜观察自己身后远处的物体，看到的是正立等大的像D 如图丁所示，用潜望镜镜观察远处的物体，看到的是正立缩小的像【思路点拨】手指放在凸透镜的一倍焦距以内成正立、放大的虚像。用放大镜看远处的物体时，放大镜 是一个凸透镜，物体在凸透镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，这个像没有物质反射，从侧面无 法观察，但是会聚这个像的光线到像的位置不会停止，继续沿直线传播进入人的眼睛，眼睛会看到这个 倒立、缩小的实像。物
