内容正文:
第四章 光的折射 透镜
课时4.2 透镜
1. 知道凸透镜和凹透镜的定义;
2. 知道凸透镜的光心、焦点和焦距;
3. 理解凸透镜和凹透镜对光线的作用;
4. 掌握三条特殊光线,经凸透镜或凹透镜折射后的传播方向。
· 初识透镜
透镜:用透明物质制成的、表面为球面一部分的光学元件(至少一个表面是球面的一部分)。
主光轴:通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴,简称“主轴”,画主光轴应用“点划线”。
光心:每个透镜主光轴上都有个特殊的点,凡是通过该点的光,其传播方向不变,这个点叫透镜的光心。用字母“O”表示,可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。
· 透镜对光的作用
1) 凸透镜对光有会聚作用
判断光线是否被会聚,可用延长入射光线的方法判断。若入射光线延长线在折射光线外侧,则光线被会聚,透镜是凸透镜。
2) 凹透镜对光有发散作用
判断光线是否被发散,同样可用延长入射光线的方法来判断。若入射光线延长线在折射光线内侧,则光线被发散,透镜是凹透镜。
· 焦点和焦距
(1) 凸透镜
焦点:凸透镜能使与主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这一点叫凸透镜的焦点。用字母“F”表示。
焦距:焦点到凸透镜光心的距离(FO)叫焦距,用字母“f”表示。
(2) 凹透镜
焦点:凹透镜能使与主光轴平行的光线通过它后变得发散,且这些发散光线反向延长线相交在主光轴上的一点,这一点叫凹透镜的虚焦点。用字母“F”表示。
焦距:虚焦点F到凹透镜光心O的距离(FO)叫焦距,用字母“f”表示。
· 三条特殊光线:如下
补充:通过凸透镜2F的光线经凸透镜折射后,折射光线会经过另一侧的2F。
· 平行光聚焦法粗略测焦距
要正对平行光源,在凸透镜的另一侧放一张白纸,调节凸透镜到白纸之间的距离,使白纸上出现最小最亮的光斑,用刻度尺测出光斑到凸透镜中心的距离,即为该凸透镜的焦距。
考点一 透镜及其分类
1.图所示的透镜中,属于凸透镜的是( )
A. B. C. D.
【解答】解:根据透镜的概念,中间比边缘厚的透镜是凸透镜,中间比边缘薄的透镜是凹透镜。
故图中B为凸透镜,ACD为凹透镜。
故选:B。
2.如图所示的六个透镜中,属于凸透镜的是 ;属于凹透镜的是 。
【解答】解:根据凸透镜和凹透镜的形状特点可知,ABD都是中间厚、边缘薄的透镜,都是凸透镜;CEF都是中间薄、边缘厚的透镜,都是凹透镜。
故答案为:ABD;CEF。
考点二 辨别凸透镜和凹透镜的方法
3.小明为判别直径相同的两透镜的类型,分别将它们正对太阳光,把一张纸放在它的下方,在纸上得到相应的光斑甲和乙,透镜与光斑的大小如图所示(d1<d<d2)。其中形成甲光斑的是 (凸/凹)透镜,为了判断形成乙光斑的是哪种类型的透镜,小明正确的操作是 ,判断方法是 。
【解答】解:因为凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线起发散作用,所以根据图示可知,甲一定是对光线起了会聚作用,而乙可能是对光线起了发散作用,也可能是光线经凸透镜还未完全会聚到焦点,或会聚后继续向前传播,形成放大的光斑,因此形成甲光斑的一定是凸透镜,形成乙光斑的可能是凹透镜。
具体判断方法是:将纸片靠近和远离透镜,观察光斑大小如何变化。如果靠近或远离时能找到一个最小最亮的光斑,则说明是凸透镜;如果光斑始终大于d,且越远离光斑越大,则说明是凹透镜。
故答案为:凸;将纸片靠近和远离透镜,观察光斑大小如何变化;如果靠近或远离时能找到一个最小最亮的光斑,则说明是凸透镜;如果光斑始终大于d,且越远离光斑越大,则说明是凹透镜。
4.小明为辨别直径相同的两个透镜的类型,分别将它们正对太阳,把一张纸放在它的下方,在纸上得到相应的光斑,其操作正确的是 (选择“A”或“B”)。透镜与光斑的大小如图所示(d1<d<d2)。其中,形成甲光斑的是 (选填“凸”或“凹”)透镜,为了判断形成乙光斑的是哪种类型的透镜,小明将透镜远离纸片,观察光斑的大小一直变大,你认为该透镜 (选填“一定”“可能”或“一定不”)是凹透镜。
【解答】解:要辨别两个透镜的类型,应分别将它们正对太阳,即让凸透镜与太阳光垂直,由图可知,操作正确的是B;
因为凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线起发散作用,所以根据图示可知,甲一定是对光线起了会聚作用,而乙可能是对光线起了发散作用,也可能是光线经凸透镜会聚到焦点后,继续向前传播,形成放大的光斑,因此形成甲光斑的一定是凸透镜,形成乙光斑的可能是凹透镜。
故答案为:B;凸;可能。
5.如图所示,一束光原来会聚于b点,在虚线区域内放入甲透镜后,光会聚于主光轴MN上