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4.2透镜
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【知识梳理】
一、初识透镜
1、透镜分为凸透镜和凹透镜两种,凸透镜中间厚、边缘薄,凹透镜中间薄、边缘厚。
2、凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。判断透镜对光的会聚、发散作用:将入射光线延长,若延长线在折射光线外侧,则光线被会聚,透镜是凸透镜;若延长线在折射光线内侧,则光线被发散,透镜是凹透镜。
二、焦点和焦距
1、主光轴:通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴,画主光轴应用“点划线”。
2、光心:薄透镜的光心就在透镜的中心,用字母“O”表示。
3、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。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。
4、焦距:焦点到凸透镜光心的距离(FO)叫焦距,用字母“f”表示。
三、三条特殊光线(如图所示)
1、通过凸透镜的三条特殊光线:
(1)平行主光轴的光透过凸透镜后一定过焦点;
(2)从焦点发出的光透过凸透镜后,折射光线平行主光轴;
(3)过透镜光心的光传播方向不变。
2、通过凹透镜的三条特殊光线
(1)平行主光轴的光透过凹透镜后折射光线 反向延长线一定过焦点;
(2)射向凹透镜异侧虚焦点的光线经凹透镜后,其折射光线平行主光轴;
(3)过透镜光心的光传播方向不变。
3、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。
四、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。
【典型例题】
1、在图中所示透镜中,属于凸透镜的有 ,属于凹透镜的有 ,D对光线具有 作用。
2、放在凸透镜主轴上焦点以内的点光源S发出的光,通过凸透镜后的光路如图所示。则下列说法正确的是( )
A.凸透镜可以对光线起发散作用
B.凸透镜只对平行于主光轴的光线起会聚作用
C.通过凸透镜后的光线是发散的,因此凸透镜的作用是对光线起发散作用
D.通过凸透镜后的光线发散程度比原来小,仍然是会聚的一种表现
3、如图所示的6块光学元件.要使如图的光路图成立,虚线框内应单独放入的镜是( )
A.1或3 B.2或4 C.1或2 D.5或6
4、如图所示,小明将凸透镜正对太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,当纸上呈现一个并非最小的光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为L。设该凸透镜的焦距为f,则下列说法中正确的是( )
A.f一定大于L B.f一定小于L C.f一定等于L D.f可能小于L
5、林雨在森林公园游玩时,看到一个丢弃的透明塑料瓶,她想到,如果下雨使得瓶中进了水,就可能会成为森林火灾的元凶,于是她捡起瓶子丢进了垃圾桶里.这其中引起火灾的主要原因是盛有水的透明塑料瓶相当于一个 透镜,对光线有 作用。
6、如图所示,在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡,使太阳光从试管的正上方向下照,观察试管下方的白纸,可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上,有一椭圆黑影,而其他部分竟是一条与试管平行的亮线。这是因为试管充满水的地方相当于 透镜,而气泡与周边的水组成 透镜。如果把白纸从靠近试管向下移动到较远处,亮线的粗细将如何变化? 。
图1 图2
7、如图1所示,画出对应的入射光线和折射光线; 如图2所示,画出经过凹透镜折射后的光线。
8、一个大烧杯倒扣在桌面上,里边充以烟雾,用手电筒通过杯底自上而下照射,调节手电筒的聚光圈,使通过烟雾的光形成粗细均匀的柱形光束,如图甲所示.
(1)烧杯内充以烟雾,是利用了烟尘微粒对光的________
来显示光通过的路径的.
(2)烧杯底部放一个凸透镜,观察到的现象如图乙所示,
说明凸透镜对光有_______作用.
(3)烧杯底部放一个凹透镜,观察到的现象如图丙所示,
说明凹透镜对光有_______作用.
【课堂练习】
1、两块凸透镜,一个直径比另一个大,在阳光下聚焦,分别点燃两根相同的火柴,哪一个凸透镜先点燃火柴( )
A.焦距小的透镜 B.直径大的凸透镜 C.直径小的凸透镜 D.焦距大的透镜
2、关于透镜,下列说法正确的是( )
A. 凸透镜对光有发散作用 B. 凸透