2024年中考物理复习《光的折射与透镜》复习

光的折射 折射现象中的相关概念 光的折射（refraction） 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫做光的折射。 描述折射现象的几个概念 （1）入射点：入射光线与分界面的交点O； （2）分界面：两种介质的分界面，如图所示的MM′； （3）入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO； （4）折射光线：进入另一种介质的光线OB； （5）法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′； （6）入射角：入射光线与法线的夹角i； （7）折射角：折射光线与法线的夹角γ。 光的折射规律 1. 光的折射规律 ①当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入射光线和法线在同一平面内； ②折射光线和入射光线分别位于法线两侧； ③入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）； ④光垂直于介质表面入射时，折射角等于零； ⑤在光的折射现象中，光路是可逆的。 当光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线方向，即折射角小于入射角；当光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向，即折射角大于入射角。 探究光的折射规律 【例1】某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”： （1）使用光屏，是为了使光发生___________显示光路，用可折转的光屏，便于观察折射光线和入射光线是否___________； （2）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图丙中，其中1和1′、2和2′、3和3′、4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而________，且折射角________（填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；折射角的增大值___________（填“大于”、“等于”或“小于”）入射角的增大值，当光从空气垂直射入水中时，折射角等于___________度； （3）图丙中当激光笔从水中沿3′方向射入O点，则折射光线将会与_________（选填“1”、“2”、“3”或“4”）重合，说明折射时光路是___________的。 光穿过玻璃砖的折射情况 一束光射向一块玻璃砖，并穿过玻璃砖，离开玻璃后的光线O2B与入射光线AO1是平行的。 生活中的折射现象 1. 池底变浅（空气看水中） S点发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，根据光路可逆，就可见S点。而事实是我们的视线是沿直线传播在到达入射点时，视线不可能发生折射，视线仍沿直线传播就看见S点的虚像Sˊ， 所以人眼逆着折射光线的方向看时，觉得光线好像是从虚像发出来的。那么S点位置比实际位置升高了。所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。思考：用手电把鱼照亮，是照看到的鱼还是照看到鱼的下方？ 小结：在空气中看水/玻璃中物体时，看到的虚像是在真实物体的上方（变高/变浅）。 水中观察空气中的物体 P点发出（或反射）的入射光线经水面发生折射，人眼收到光线后逆着光线看，由于视线是沿直线传播，所以在入射点是仍以为光沿直线传播形成高于物体P的虚像Pˊ 小结： 从水中观察空气中物体的位置比实际位置高。 海市蜃楼 我们已经知道，光在同种均匀的介质中沿直线传播。如果介质疏密不均，光就不会沿直接传播，而会发生折射。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上、沙漠或戈壁等地方。夏天空气较热，但是海水比较凉，海面附近空气的温度比上面的低。空气热胀冷缩，上层的空气比底层的空气稀疏。来自地平线以下远处物体的光，本来不能到达我们的眼中，但有一些射向空中的光，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，逐渐弯向地面，进入观察者的眼睛。观察者逆着光望去，就看见了远处的物体。 光的折射和反射可以同时发生 光从空气斜射入水（或从水斜射入空气）中时，在界面处既会发生折射现象，同时又会发生反射现象。光从空气斜射入水中时，在界面处发生折射时遵守折射规律，发生反射时，遵守反射定律。 总结 练习 （1） 春游时，同学们看到：①水中的鱼、②中午树阴下的亮斑、③岸边树在水中的倒影、④自己在阳光下的影子、⑤冰透镜取火、⑥潭清疑水浅、⑦池水映明月．在他们看到的景物中，属于光的反射现象的是____________；属于光的折射现象的是_____________；属于光的直线传播现象的是____________。（以上填序号） （2） 潜入水下的潜水员观看岸上的景物，看到的也只是景物的______像。像要比实际的景物要______。这是由于光从_________斜射入_________中时发生了_________的缘故。 （3） 插人水中的筷子，在水中的部分斜看起来向______弯折，装了水的桶底看起来变______，都是由于光从_________射向_________时发生_________的缘故。 （4） 如图所示，OB为反射光线，O为入射点，请画出该光线的入射光线及其折射光线。 （5） 如图所示，有一束光从空气射入某种透明介质，在分界面处发生了反射和折射，其中AE⊥CG，∠4＝∠5，则__________（选填“FH”、“DH”或“BH”）为入射光线，__________（选填“AE”或“CG”）为分界面。 （6） 如图所示，画中人出现了错误的判断。下列四幅光路图中，能正确说明产生这一现象原因的是 ( ) （7） 诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”给我们展现了一幅美丽的画卷。其实诗人观察到的落日并非太阳的实际位置(如图所示)，而是太阳光经过不均匀的大气层发生了________所成的像，太阳实际在图中 _____(填“甲”或“乙”)的位置。 透镜 1. 透镜的相关概念 1. 透镜的概念与分类： 透镜（lens）通常用玻璃制作而成，它们的两个表面至少有一个表面是球面的一部分，叫做透镜。透镜分为凸透镜和凹透镜两类。①凸透镜（convex lens）： 中间比边缘厚的叫作凸透镜。②凹透镜（concave lens）：中间比边缘薄的叫作凹透镜。 以上属于凸透镜的是：_________________；属于凹透镜的是：_________________。 透镜的作用 凸透镜对光有会聚作用，也叫会聚透镜；凹透镜对光有发散作用，也叫发散透镜。 透镜的光心和主光轴 光心：一般把透镜的中心称为光心。 主光轴：把通过光心且垂直于透镜表面的直线称为主光轴。 凸透镜的焦点和焦距 ①焦点（focus）：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于一点，这个点叫作焦点，用 F 表示。 ②焦距（focal length）：焦点到光心的距离叫作焦距，用 f 表示。 ③凸透镜两侧各有一个焦点F1、 F2 ，这两个焦点关于光心对称，两侧的两个焦距 f 相等。 ④凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，凸透镜表面越凸，焦距越短，对光的会聚作用越强。 ⑤聚光法测焦距：拿凸透镜正对着太阳，太阳光通过凸透镜照到白纸上，慢慢调整白纸到凸透镜的距离，直到白纸上的光斑最小最亮为止，用刻度尺量出白纸到凸透镜的距离就是焦距。 凹透镜的焦点和焦距 1. 焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线交于主光轴上一点，叫虚焦点F 。 2. 焦距：凹透镜的焦点到光心的距离叫焦距，用f 表示。 3. 凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称。 4. 凹透镜焦距 f 的大小表示其对光发散能力的强弱， f 越小，对光的发散能力越强。 透镜的三条特殊光线 凸透镜的三条特殊光线 凹透镜的三条特殊光线 示意图 规律 通过光心的光线传播方向不改变 通过光心的光线传播方向不改变 示意图 规律 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散光线的反向延长线通过虚焦点 示意图 规律 经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线经折射后平行于主光轴 会聚和发散的奥秘 1. 通过三棱镜的光线经三棱镜两次折射后，出射光向三棱镜的底面偏折。 2. 如图所示，把两个三棱镜按两种方式组合在一起，当平行光通过它们后，出射光会出现会聚和发散两种不同的情况。 3. 如果将凸透镜和凹透镜按如图所示的方式分割，我们就会发现，其实两种透镜都可以看成是由一些形状相似的棱镜组成的，只是他们组合的方式不同而已。 通过分析我们还可以看出这样的规律：不管什么透镜，光通过它折射后，总是向透镜较厚的那边偏折；厚度越大，偏折越大，透镜的焦距越小。 辨别凸透镜与凹透镜的方法 凸透镜 凹透镜 摸一摸 中间厚 中间薄 近看文字 看到的文字是：放大 看到的文字是：缩小 远看物体 看到的物体是：倒立 看到的物体是：正立 晃动透镜 文字与凸透镜 晃动方向：反向 文字与凹透镜 晃动方向：同向 对光线的作用 有会聚作用 有发散作用 总结 练习透镜 （1） 如图是两束光分别射向并通过甲和乙两透镜的光路图。由图可知甲是____________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用；乙是____________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），此透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用。 （2） 把如图所示光路中的入射光线或折射光线补充完整。 （3） 要使小灯泡发出的光经某透镜后变成平行光，应把小灯泡放在（ ） A. 凸透镜前任意位置 B. 凸透镜的焦点上 C. 凹透镜前任意位置 D. 凹透镜的焦点上 （4） 小明同学利用太阳光测量凸透镜的焦距，他注意到让凸透镜正对太阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距（ ） A．一定小于L B．一定大于L C．可能等于L D．可能小于L、也可能大于L 凸透镜成像的规律 1. 基础概念 1. 理解物距、像距 物距u：物体到透镜光心的距离，如图所示，物距为15厘米； 像距v：像到透镜光心的距离，，如图所示，像距为30厘米。 理解实像和虚像 实像（real image）：能呈现在光屏上，是由实际光线会聚而成的。 虚像是由折射光线的反向延长线相交而形成，不能呈现在光屏上。 凸透镜成像规律 1. 凸透镜成像规律光路图 凸透镜成像规律 物距(u) 像距(v) 正倒 大小 虚实 应用 特点 特点 u＞2f f＜v＜2f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 测焦距 成像大小的分界点 物像异侧 f＜u＜2f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、投影仪 - 物像异侧 u=f - 不成像 获得平行光源 成像虚实的分界点 - u＜f |v|>u 正立 放大 虚像 放大镜 物像同侧 记忆口诀：（1）一焦分虚实，二焦分大小，虚像同侧正，实像异侧倒；（2）物体经凸透镜成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小；（3）物体经凸透镜成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。 凸透镜成像实验拓展 1. 在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象的可能原因有哪些？ 可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内；③蜡烛的位置在透镜的焦点上。 2. 用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，像是否完整？像的亮度有什么变化？ 光屏上的像性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 3. 蜡烛长度变短时，像在光屏上的位置怎样变化？为了使像仍成在光屏的中央，应该怎样进行调节？ 像将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节. 4. 比较物距与像距，判断成放大像与缩小像的条件 凸透镜成放大实像时，物距小于像距；成缩小实像时，物距大于像距。 练习 （5） 如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则： ①把烛焰放在_________点，屏上出现的像最大； ②把烛焰放在_________点，屏上出现的像最小。 ③把烛焰放在_____点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。 ④把烛焰放在_____________点，光屏上不会出现像。 （6） 一支蜡烛位于凸透镜前，调节好透镜和光屏的位置后，在光屏上呈现缩小倒立的像，若保持凸透镜的位置不动，将蜡烛和光屏的位置对调一下，则在光屏上（　　） A．呈现放大倒立的像 B．呈现缩小倒立的像 C．呈现放大正立的像 D．无法呈现清晰的像 （7） 将一凸透镜正对太阳，可在距透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前50cm处，则可在透镜另一侧得到（　　） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、缩小的实像 D．正立、放大的虚像 （8） 如图所示，小明同学在探究凸透镜成像的规律时，记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图象。下列说法正确的是（　　） A．凸透镜焦距为20cm B．物距为5cm时，可以通过移动光屏承接到清晰的像 C．物距为15cm时，成放大的像，根据这一原理可以制成投影仪 D．物距由15cm增大到30cm的过程中，在光屏上看到的像一直是变大的 （9） 如图所示的实验装置中，此时光屏上呈现清晰的烛焰的像，下列说法正确的是（　　） A．图中的实验现象能说明放大镜的成像特点 B．光屏上接收到的是倒立、放大的烛焰的像 C．将蜡烛向左移，光屏应向右移才能接收到清晰的像 D．若遮住凸透镜上半部分，光屏上不能呈现完整的像 （10） 小明手持一个凸透镜，在教室内从南边的窗户移向北边的白墙，离白墙近些时，看到窗外的物体在墙壁上成清晰的像。下面说法正确的是（　　） A．像是光源 B．像一定是虚像 C．像一定是倒立的 D．像一定是放大的 （11） 如图所示，凸透镜位于P处（图中未画出）位置不变，移动蜡烛，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，则（　　） A．甲处可能成的是虚像 B．乙处像可能是放大的 C．P点位置在甲的左侧 D．蜡烛的移动方向向左 （12） 以下是小明在课堂上完成的“探究凸透镜成像规律”的实验，请跟随他的脚步，重温他的探究之旅吧。 （1）如图1所示是两束激光分别射向并通过甲、乙两透镜的传播路径。小明应该选择______（选填“甲”或“乙”）透镜进行实验，该透镜对光有______作用； （2）选好透镜后，小明利用如图2所示的实验器材进行实验。 ①将凸透镜固定在光具座50cm处，点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在______；当蜡烛移到20cm处，光屏移到80cm处时，在光屏上成一个等大、清晰的像，则凸透镜的焦距是______cm； ②保持凸透镜位置不变，将蜡烛从20cm处移到30cm处时，向______（选填“左”或“右”）移动光屏，则光屏上会出现倒立______（选填“放大”或“缩小”）的像，生活中的______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这个原理制成的。小明将爸爸的眼镜片放在蜡烛和凸透镜之间时，光屏上的像变得模糊了。当他向左移动光屏后发现，光屏上又出现清晰的像，则小明爸爸的眼镜是______（选填“近视镜”或“老花镜”）； ③实验时，若一只苍蝇落在了凸透镜上，光屏上______（选填“有”或“没有”）苍蝇的像； ④在光屏上找到清晰的像后，小明将实验中的凸透镜换为另一个焦距为10cm的凸透镜，并保持蜡烛和透镜的位置不变。为重新在光屏上得到清晰的像，光屏应向______（选填“左”或“右”）侧移动。 照相机与眼球 视力的矫正 1. 照相机成像原理 1. 照相机的主要构造 照相机主要部件的作用 ①镜头：由一组透镜组成，相当于一个焦距不大的凸透镜，起到成像作用。 ②胶片：相当于光屏。被照物体（如人、景）都在照相机2倍焦距之外，只要调节镜头到胶片间的距离，使被照物体在胶片上成清晰的倒立、缩小的实像。 ③调焦环 ：调节镜头到胶片间的距离，即像距。保证在胶片上能成倒立、清晰的像。调焦环上有数字，它表示以米为单位的物距，即根据被摄物体到照相机的距离来调准相应的数字就可以了。 ④光圈 控制进光多少的装置，它上面也有数字，其数字越大，表示光圈的口径越少，其通光量也越少。 ⑤ 快门：控制曝光时间。光圈与快门配合控制曝光量，曝光过度，照片发白，曝光不足，照片发暗，要获得理想的照片必须控制适当的曝光量。 照相机成像原理 当物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距v大于1倍焦距小于2倍焦距，即： f<v<2f 照相机的调节（调焦） 为了使远近不同的景物在胶片上都能形成清晰的像，需要旋转镜头上的“调焦环”——调节镜头到胶片的距离。拍摄远处景物时，镜头往后缩，离胶片近一些，此时的像比较小。拍摄近处景物时，镜头往前伸，离胶片远一些，此时的像要变大一些。 眼球 1. 眼球的结构 眼球主要结构的作用 ①人的眼球好像一架照相机： 晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜； ②视网膜相当于胶片。 眼睛的视物原理 人的眼睛看见物体的原理与照相机成像原理相同：形成物体的倒立、缩小的实像。晶状体和角膜相当于凸透镜，把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的倒立、缩小的实像；视神经把这个信号传输给大脑，大脑将倒立图像处理后翻转过来，我们就看到了物体。 正常眼睛的调节 我们知道：照相机在拍摄远近不同的物体时，是通过调节像距来得到清晰的像。用眼睛看远近不同的物体时，像都成在视网膜上，而晶状体和视网膜之间的距离不能变，人眼如何使远近不同的物体都在视网膜上成清晰的像？ 人的眼睛能看清楚近处和远处的物体，是通过改变晶状体的厚薄来实现的。 当我们看远处的物体时，睫状体放松，晶状体变薄，其折光能力减弱，成的像恰好落在视网膜上。当我们看近处的物体时，睫状体收缩，晶状体变厚，其折光能力增强，成的像恰好落在视网膜上。 眼睛的远点、近点、明视距离 ①远点：眼睛的调节是有限度的，当睫状体完全松驰时，晶状体表面弯曲程度最小，此时晶状体最扁，能够看清的最远的极限点叫做远点。正常眼睛的远点在无限远处。 ②近点：当睫状体看近处物体时，晶状体变得最凸，表面弯曲程度最大，此时能看清的最近的极限点叫做近点。正常眼睛的近点在大约10 ～ 15cm处。 ③明视距离：正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是25cm，这个距离叫做明视距离。 人眼与照相机的比较 眼睛 照相机 结构 角膜、晶状体共同作用 （相当于凸透镜） 镜头 （相当于凸透镜） 瞳孔 光圈 视网膜（有感光细胞） 底片（有感光材料） 成像 倒立、缩小、实像 调节作用 像距不变，当物距改变时，通过改变晶状体的弯曲程度，来改变焦距，使视网膜上成的像清晰。 焦距不变，当物距改变时，通过改变镜头与底片间的距离，来改变像距，使底片上成的像清晰。 视力的缺陷与矫正 近视眼 远视眼 特征 只能看清近处的物体，看不清远处的物体。 只能看清远处的物体，看不清近处的物体 视物 成因 近视眼的晶状体太厚，折光能力太强，来自远处的光会聚在视网膜前，到达视网膜是一个模糊的光斑，得不到清晰的像。 远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱，来自近物的像成在视网膜的后面，在视网膜上是一个模糊的光斑 矫正 近视眼患者可以佩戴凹透镜制成的镜片，利用凹透镜能使光发散的特点，就能使来自远处的光会聚在视网膜上。 远视眼患者要戴由凸透镜制作的眼镜，让光先会聚，使清晰的像略向前移，准确地成在视网膜上 总结 练习 （1） 照相机的成像原理 ①仔细观察照相机，发现照相机的镜头相当于一个　　　 镜，胶卷相当于　　　，来自物体的光经过这个镜后会在胶卷上形成一个　　 立、　　 的　　像；  ②比较物体、像到镜头的距离，会发现物距　　　像距； ③观察物体和像位于镜头的　　 (填“同侧”或“异侧”)。 ④若使像大一些，则物体离镜头应该　　一些，胶片离镜头应该______一些(均选填“远”或“近”)。 （2） 如图，是用同一相机先后两次拍摄的中学生的照片，则拍摄时，物距、像距的情况是（　　） A. 甲的物距、像距都比乙大 B. 甲的物距、像距都比乙小 C. 甲的物距比乙大，甲的像距比乙小 D. 甲的物距比乙小，甲的像距比乙大 （3） 如下所示的四幅图，有的能够说明近视眼或远视眼的成像原理，有的给出了近视眼或远视眼的矫正方法。下列判断正确的是（ ） A．图①能够说明远视眼的成像原理，图③给出了近视眼的矫正方法 B．图②能够说明远视眼的成像原理，图④给出了远视眼的矫正方法 C．图①能够说明近视眼的成像原理，图③给出了远视眼的矫正方法 D．图②能够说明近视眼的成像原理，图④给出了近视眼的矫正方法 （4） 随着科学技术的进步，激光治疗近视眼的技术已非常成熟，通过手术使许多人摘掉近视眼镜，这种手术的原理是（ ） A．使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变强 B．使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变弱 C．使晶状体和角膜构成的透镜的透明度加强 D．使晶状体和角膜构成的透镜的透明度减弱 （5） 如图，给凸透镜戴上近视眼镜，此时光屏上能成一清晰的像，若取下近视眼镜，为使光屏上的像清晰，在保持烛焰和透镜位置不变的条件下应将光屏 （　　） A. 靠近透镜 B. 远离透镜 C. 靠近透镜或远离透镜都可以 D. 保持在原来位置不动 （6） 如图所示，在光具座上依次放置点燃的蜡烛、装水的透明塑料袋、光屏。装水的透明塑料袋是一个水透镜，塑料袋与装有少量水的注射器相连，可通过注射器向塑料袋中加水或吸水来改变水透镜的厚度。 ①用注射器向袋中加水时，透镜变厚，折光能力变____(填“强”或“弱”)； ②如图所示，若光屏上刚好得到了清晰的像，当用注射器吸走袋中的一些水时，光屏上的像就变模糊了，为了使光屏上的像再变清晰，应向______(填“左”或“右”)移动光屏。如不移动光屏使光屏上得到清晰的像，可在烛焰与注水塑料袋间加一个______透镜，这相当于_____视眼的成因及矫正。 学科网（北京）股份有限公司 $$