期末复习讲义 常见的光学仪器章节综合（提高） -2023-2024学年北师大版物理八年级下册

光学仪器综合（提高） 【学习目标】 1.知道什么是凸、凹透镜，认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用； 2.知道凸透镜成像规律，进一步理解实像和虚像概念； 3.知道幻灯机和投影仪、照相机、显微镜、望远镜等光学仪器的基本结构和原理； 4.了解近视眼和远视眼的成因及纠正。 【知识网络】 【要点梳理】 要点一、透镜 1、透镜：两个面都是球面的一部分，或一个面是球面的一部分、另一个面是平面镜的透明体叫做透镜。 2、凸透镜和凹透镜：中间厚边缘薄的叫凸透镜；中间薄，边缘厚的叫凹透镜 3、基本概念： （1）主光轴：通过两个球心的直线C1C2叫做透镜的主光轴，简称主轴。 （2）薄透镜：如果透镜的厚度比球面的半径小很多，这种透镜叫做薄透镜。 （3）光心（O）：薄透镜的中心O点叫做透镜的光心。 4、透镜对光的作用：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对光有发散作用。 5、焦点、焦距： （1）凸透镜的焦点：跟凸透镜主光轴平行的光，经过凸透镜后会聚于主光轴上某一点F。F点叫做凸透镜的焦点。 （2）凹透镜的焦点：跟凹透镜主光轴平行的光，经过凹透镜后形成发散光。如果迎着发散光望去，会觉得这些光好像是从凹透镜另一侧的某一点F发出来的。F点叫做凹透镜的虚焦点。 （3）焦距：焦点到凸透镜光心的距离。　　　　　　　　　　 要点诠释： 1、凸透镜有两个焦点，凹透镜有两个虚焦点； 2、放在凸透镜焦点上的光源发出的发散光束，经过凸透镜折射之后变成平行光束，幻灯机、投影仪、舞台上的追光灯等仪器就是利用了这一原理； 3、凹透镜的虚焦点，“虚”表示该点并不是实际光线的交点，而是逆着凹透镜折射光线的方向看去。 要点二、凸透镜成像规律及应用 1、凸透镜成像规律： 　 物的位置 像的位置 像的性质 应用举例 凸透镜 u=∞ （平行光） v=f 异侧 成一点 测定焦距 u＞2f 2f＞v＞f 缩小、倒立、实像 照相机，眼睛 u=2f v=2f 等大、倒立、实像 也能测定焦距 2f＞u＞f v＞2f 放大、倒立、实像 幻灯，电影机 u=f v=∞ 同侧 不成像 探照灯的透镜 u＜f v＞f 放大、正立、虚像 放大镜 凹透镜 物在镜前任意处 v＜U 同侧 缩小、正立、虚像 2、口诀记忆： 总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“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像。 （3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，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。 3、生活中的透镜： （1）幻灯机和投影仪：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。 （2）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。 （3）显微镜：显微镜由两组镜片构成，每组镜片相当于一个凸透镜。物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。 要点诠释： 1、实像和虚像的区别：（1）成像原理不同：物体发出的光线经光学器件会聚而成的像为实像，经光学器件后光线发散，反向延长相交形成的像叫虚像。（2）成像性质上的区别：实像倒立的，虚像是正立的。（3）接收方法上的区别：实像既能被眼睛看到，又能被光屏接收到，虚像只能被眼睛看到，不能被光屏收到。 2、数码相机与传统相机在影像摄取部分的成像原理大致相同，在成像记录方面数码相机主要依靠感光芯片和存储卡。 要点三、凸透镜成像作图 1、凸透镜的三条特殊光线： （1）通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变如图甲； （2）通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴如图乙； （3）跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点如图丙。 2、凹透镜的三条特殊光线： （1）通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变如图甲； （2）射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴如图乙； （3）跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点如图丙。 3、凸透镜成像作图 （1）成倒立缩小实像时，物距，像距如下图甲所示： （2）成倒立放大实像时，物距，像距如下图乙所示： （3）成正立放大虚像时，物距如下图丙所示： 要点四、眼睛和眼镜 1、眼睛： （1）特点：能够在一定范围内自动调节焦距和进入人眼的光的强度。 （2）结构：瞳孔——相当于照相机的光圈； 角膜、晶状体和玻璃体——相当于照相机的变焦镜头； 视网膜——相当于照相机的底片。 2、近视眼和远视眼的成因及纠正： 近视眼 远视眼 成因 晶状体凸一些折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长。 晶状体比正常人的扁平一些，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短。 表现 从远处射来的光只能会聚在视网膜前，看不清远处的物体 看近处物体时，物体的像成在视网膜的后面，看不清近处的物体 纠正 凹透镜 凸透镜 3、眼睛的度数： （1）眼睛的度数（公式中焦距必须用m作单位） （2）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 要点诠释： 1、近视眼是因为眼睛调节能力减弱或是眼球前后过长造成的，近视眼应选用适当度数的近视镜片进行矫正，近视眼镜是由凹透镜制成的。 2、矫正远视眼，增强对光的折射作用。可配戴用凸透镜制成的远视眼镜，使入射的光线经凸透镜折射后进入眼睛，会聚点就能移到视网膜上。 【典型例题】 类型一、透镜对光线的作用 1.两个完全相同的凸透镜L1、L2如图放置，其中AO1=O1B=BO2，过A点的一条光线经L1折射后按如图方向到达L2，则关于该光线再经L2折射后的去向，以下判断正确的是（　　） A．过L2的二倍焦距点 B．过L2的焦点 C．平行于L2的主光轴 D．过L2的二倍焦距以外的点 举一反三： 【变式】往试管里注入清水，用橡皮塞堵住管口，留一稍大的空气泡。让阳光垂直照射试管，发现阳光透过空气泡在白纸上形成一橄榄状的暗影，如图所示，原因是 ，用掌握的物理知识分析，阳光透过试管的其它部分，呈现在白纸上的是 。 2.已知凸透镜L1的焦距为f1，凹透镜L2的焦距为f2，且f1＞f2。若把它们的主光轴重合相互平行放置，并适当调节两块透镜中心之间的距离，可使一束平行于主光轴的入射光通过这两块透镜后仍为平行光束。这时两块透镜中心间的距离为 。 举一反三： 【变式】在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为f，此时两个透镜之间的距离为L。在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凹透镜的焦距为（　　） A．f B．L C．f+L D．f-L 类型二、作图题 3.如图所示，画出光线ab和Oc通过透镜前后的完整光路。 举一反三： 【变式】完成下列光路图（保留必要的作图痕迹）。 类型三、凸透镜成像规律 4.如图是小伟通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图象，由图可知凸透镜的焦距是 cm；当物距为30cm时的成像特点可应用于 （填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”） 类型四、综合应用 5.关于透镜，下列说法正确的是（　　） A．凸透镜对光线有会聚作用，通过凸透镜的光线一定会聚到一点 B．不论是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变 C．放在凹透镜焦点上的点光源，它发出的光线经透镜折射后光线平行于主光轴 D．凸透镜有两个虚焦点，凹透镜有两个实焦点 举一反三： 【变式】如图所示，当用眼睛去观察镜子时，光束似乎是从M处发散开来的，则透镜的焦距是（　　） A．0.1m B．0.2m C．0.3m D．0.5m 类型五、实验探究 6.小王做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）他将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑。 （2）他把蜡烛、凸透镜和光屏放置在米尺旁。点燃蜡烛后，他还应调整火焰中心、凸透镜中心和光屏中心在 。 （3）调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时，在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、 的实像； （填光学仪器）就是利用这一成像规律工作的。 （4）实验中，当小王用白纸遮掉凸透镜的上半部分时，光屏上成像的情况是 。 A．只出现烛焰的上半部分的像　　　　　　B．只出现烛焰的下半部分的像 C．仍然是完整的像，只是变暗些　　　　　D．成像情况像不受任何影响 参考答案 类型一、透镜对光线的作用 1.【思路点拨】因为AO1=O1B根据凸透镜成像规律，物体在2倍焦距处时物距等于像距，所以AO1是凸透镜L1的2倍焦距；L1、L2是相同的凸透镜，焦距相同，所以BO2是L2的2倍焦距。 【答案】A 【解析】过主光轴上的一点A发出的光线，经过凸透镜折射后交于主光轴上一点B，并且A、B两点到光心的距离相等，可知：AO1和O1B为凸透镜的二倍焦距。因为两个透镜完全相同，且AO1=O1B=BO2，所以BO2也是凸透镜L2的二倍焦距，所以光线再经L2折射后仍过L2的二倍焦距点。 【总结升华】过凸透镜二倍焦点的光线经凸透镜折射后仍过二倍焦点。这个规律可结合凸透镜的成像规律来帮助理解，当物距等于二倍焦距时，物距和像距相等。 举一反三：【答案】空气泡下的水相当于一凹透镜对光线起发散作用；一条与试管平行的亮线 2．【答案】f1-f2 【解析】左边放凹透镜，右边放凸透镜，让凸透镜与凹透镜的左端的焦点重合，此时该两块透镜中心间的距离为：f1-f2，如下图所示： 【总结升华】题目考查了凸透镜、凹透镜对光线的作用，会画凸透镜的三条特殊光线：①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。③过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。 举一反三：【答案】D 类型二、作图题 3.【思路点拨】凹透镜的三条特殊光线：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点。③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。 【答案与解析】根据凹透镜的三条特殊光线的规律。入射光线平行于主光轴，则其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。如图所示： 【总结升华】在作凹透镜的光路图时，先确定所给光线的特点再根据透镜的三条特殊光线来作图。 举一反三：【答案】 类型三、凸透镜成像规律 4.【答案】10；照相机 【解析】由图知，当物距为20cm时，像距也为20cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距与物距相等，所以2f=20cm，则f=10cm；当物距为30cm时，即u＞2f，则由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像，照相机就是根据此原理制成的。 【总结升华】题目主要考查凸透镜成像的应用，要熟记凸透镜成像的规律，和成像的特点及像距与物距之间的关系。解决此题的关键是通过图象确定凸透镜的焦距。 类型四、综合应用 5.【答案】B 【解析】A、凸透镜对光线有会聚作用，只有平行于主光轴的光线才能会聚于焦点，故A错误；B、不论是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变，故B正确；C、根据光路的可逆性，放在凸透镜焦点上的点光源，它发出的光线经透镜折射后光线平行于主光轴，故C错误；D、凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点，故D错误，故选B。 【总结升华】题目考查了知识的综合运用，凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用；知道凸透镜和凹透镜对光线的作用是解决该题的关键。 举一反三：【答案】A 类型五、实验探究 6.【思路点拨】探究凸透镜成像的实验时，依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心；凸透镜成像时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪；物体有无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像，当遮住凸透镜的一部分，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像。 【答案】（2）同一高度；（3）放大；投影仪 （4）C 【解析】（2）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心。（3）烛焰放在距凸透镜16cm处时，凸透镜的焦距是10cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪。（4）遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。 【总结升华】题目考查了凸透镜成像规律的探究实验。需要学生掌握凸透镜成像时的规律及特点要结合实际应用。实验过程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析原因，并能解决。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$