内容正文:
透镜及其应用
第1节 透镜
素养目标
1.认识凸透镜和凹透镜,知道透镜的主光轴、光心、焦点和焦距。(物理观念)
2.通过实验探究,理解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。(科学探究)
3.根据透镜在实际生活中的应用,提高科学的实际应用能力。(科学态度与责任)
一、凸透镜和凹透镜
1.凸透镜:中间 厚 、边缘 薄 的透镜。
2.凹透镜:中间 薄 、边缘 厚 的透镜。
3.主光轴:如图所示,通过两个球面 球心 的直线叫做主光轴,简称主轴。
4.光心:如图所示,主轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向 不变 ,这个点叫做透镜的光心,用字母O表示。
二、透镜对光的作用
5. 凸 透镜对光有会聚作用, 凹 透镜对光有发散作用。
三、焦点和焦距
6.焦点:如图所示,凸透镜能使跟主光轴 平行 的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫做主光轴的 焦点 ,用字母 F 表示。
7.焦距:如图所示, 焦点 到凸透镜 光心 的距离叫做焦距,用字母 f 表示。
【填一填】
1.如图所示,两条光线会聚于b点,若在虚线框内放甲透镜后,光会聚于c点。若在虚线框内放乙透镜后,光会聚于a点。则甲透镜是 凹 透镜,乙透镜是 凸 透镜。
2.把一个玻璃球分成A、B、C、D、E五块,其截面如图所示,其中能使平行光会聚的是 A、C、D、E ;能使平行光发散的是 B 。
3.如图所示,让凸透镜正对着太阳光,拿一张白纸在它的另一侧来回移动,在白纸上能得到一个最小、最亮的光斑,这个光斑所在位置就是凸透镜的 焦点 ,该凸透镜的焦距是 11 cm;凸透镜的焦距是表示凸透镜会聚光能力的一个物理量,另有两个直径相同的凸透镜,它们的焦距分别为4 cm和6 cm,那么焦距为 4 cm的凸透镜对光的会聚能力强一些。
【选一选】
4.如图所示,虚线框内为一透镜,MN为透镜的主光轴,O是透镜的光心,a和b是射向透镜的两条光线。已知光线a通过透镜之后与MN交于P点,光线b通过透镜之后与MN交于Q点。下列说法正确的是( A )
A.透镜是凸透镜,距离OP小于焦距
B.透镜是凸透镜,距离OP大于焦距
C.透镜是凹透镜,距离OQ小于焦距
D.透镜是凹透镜,距离OP大于焦距
透镜
能否根据透镜表面的凹凸程度来判断是凸透镜还是凹透镜?若不能,应该根据什么来判断?
答案:不能。判断一个透镜是凸透镜还是凹透镜,要根据中间与边缘的厚度来判断,中间厚、边缘薄的为凸透镜,中间薄、边缘厚的为凹透镜。
无论是凸透镜还是凹透镜,光通过光心时,光的传播方向有什么变化?
答案:无论凸透镜还是凹透镜,通过光心的光,光的传播方向都不发生改变。
如图所示的光学元件属于凸透镜的是( B )
A.③④⑤ B.①④
C.①③⑥ D.②③⑤
判断透镜种类时,不能根据透镜局部的厚度判断,要通过比较透镜中间和边缘的厚度来判断。
1.下列透镜属于凹透镜的是( B )
A B C D
2.如图所示,下列透镜中哪些是凸透镜?( D )
A.①②③ B.②③④
C.④⑤⑥ D.①③⑤
透镜对光的作用
如图所示,让一束跟透镜主光轴平行的光射向透镜,根据所观察到的实验现象思考下列问题:
通过观察甲、乙两图中的实验现象,说出凸透镜、凹透镜对光各有什么作用?
答案:凸透镜对光有会聚作用;凹透镜对光有发散作用。
在甲、乙两个演示实验中,如果逆着入射光的方向入射,将会观察到什么现象?
答案:如果逆着入射光的方向入射,则会观察到折射光线会逆着原来的入射光线的方向射出,说明光路是可逆的。
观察实验现象和光路的可逆性,你猜想一下凸透镜有几个焦点?凹透镜也有焦点吗?
答案:根据光的折射现象中光路的可逆性和对称性原理可知,凸透镜两侧有一对对称的焦点,且凸透镜两侧的焦距相等。凹透镜能使跟主光轴平行的光通过凹透镜折射后变得发散,且这些折射光线的反向延长线都交于主光轴上一点,这一点叫凹透镜的焦点。由于这一点不是实际光线的会聚点,所以也叫虚焦点。
从以上问题试着总结一下,凸透镜和凹透镜的特殊光线。能否利用光路图对比表达出来。
答案:①过光心的光线不改变传播方向;②平行于主光轴的光线经折射后过焦点(对凹透镜来说,是折射光线的反向延长线过焦点);③过焦点的光线经折射后与主光轴平行(对凹透镜来说,是入射光的正向延长线过焦点)。光路图如图所示。
平行于凸透镜主光轴的光通过凸透镜后会聚在主光轴上的一点,这个点叫做凸透镜的焦点,焦点到凸透镜光心的距离叫做 焦距 。如图所示是某同学把凸透镜正对着太阳光,在桌面上得到一个亮点F,并用直尺进行测量的情况,则该凸透镜的焦距是 13.2 cm。
粗测凸透镜焦距的方法:让太阳光经凸透镜会聚成最小、最亮的光斑,用刻度