第三章 光的折射 透镜（知识清单）物理苏科版2024八年级上册

第三章 光的折射 透镜（知识清单） 思维导图 一、光的折射 折射现象 1.光的折射：光从一种介质 入另一种介质时，传播方向发生 的现象叫作光的折射。 2.基本概念 入射点 光的入射点，用字母“O”表示 入射光线 照射到两种介质分界面的光线AO 法线 过入射点且 于两介质分界面的直线NN′ 折射光线 进入另一种介质的光线OB 入射角 光线与 线的夹角，如图中的∠α 折射角 光线与 线的夹角，如图中的∠γ 折射的特点 1.探究光的折射特点 实验发现，当光从空气斜射入水(或玻璃)中时，折射光线 法线方向，即折射角 入射角；当光从水(或玻璃)斜射入空气中时，折射光线 法线方向，即折射角 人射角。 2.折射特点 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 内；折射光线和入射光线分别位于法线 ；入射角 （或 ）时，折射角也随之 （或 ）。 光的折射现象中，光路 。 3.对光的折射特点的理解 （1）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；（空气中角大） （2）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。 4.生活中的折射现象 （1）看不见的硬币 看不到硬币，是由于来自硬币的光被碗壁挡住了。加水后，光从水射向空气，由于折射角大于人射角，因而能再次看到硬币。 （2）池底变浅 池底（或水中物体）的光线由水中斜射入空气中时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得池底变浅了。 二、透镜 初识凸透镜和凹透镜 1.透镜的分类 （1）凸透镜：中间 、边缘 的透镜。例如放大镜。 （2）凹透镜：中间 、边缘 的透镜。例如近视眼镜。 2.透镜的主光轴和光心 （1）主光轴：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。 （2）光心：透镜的中心，叫做光心。通过这个点的光传播方向不变。 认识透镜对光的作用 1.凸透镜对光有 作用，所以凸透镜又叫会聚透镜。 2.凹透镜对光有 作用，所以凹透镜又叫发散透镜。 3.对“会聚作用”和“发散作用”的理解 （1）凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更 主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。 （2）凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更 主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所示。 4.透镜的焦点和焦距 焦点 焦距 图示 凸透镜 凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点 焦点F到光心O的距离叫 ，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等 凹透镜 凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点 虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等 5.透镜的三条特殊光线 平行于主光轴 过焦点 过光心 凸透镜 平行于主光轴的光经凸透镜后，将会聚在焦点上。 过焦点的光，通过凸透镜后，平行于主光轴射出。 通过光心的光线，其传播方向不改变。 凹透镜 平行于主光轴的光经凹透镜折射后，反向延长线将交于异侧虚焦点上。 入射光线的延长线相交于虚焦点，通过凹透镜后，平行于主光轴射出。 通过光心的光线，其传播方向不改变。 三、凸透镜成像的规律 探究凸透镜成像的规律 【实验器材及组装】 光具座、蜡烛、凸透镜、光屏等 【实验与记录】 1.点燃蜡烛，并使之远离凸透镜。调整光屏位置，直至光屏上呈现烛焰的像。测量物距和像距，并将成像的情况记录在下表中。 2.逐次减小物距，重复上述操作并记录，直至在光屏上无法呈现烛焰的像。 【交流与小结】 实验表明，物体通过凸透镜所成的像的性质与物距有关。主光轴上有两个位置是成像性质变化的分界点，一个是二倍焦距处，另一个是一倍焦距处(焦点处)。二倍焦距处，是成 像与 像的分界点；一倍焦距处，是成 像与 像的分界点。 【评价与反思】 （1）调整蜡烛的烛焰、透镜、光屏三者的中心在 ，目的是 ； （2）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 上；②烛焰的位置在透镜的 以内；③烛焰的位置在透镜的 上；④当成放大的实像时， 较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是 的，但 。 （4）成实像时，将烛焰和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是： 。 （5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。 （6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。 （7）用蜡烛进行实验时，随着蜡烛越烧越短，光屏上的像会往上移动，需要进行以下调整，使像重新回到光屏中央： 移动光屏、 移动蜡烛、 移动凸透镜。 凸透镜成像的规律 物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 应用 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 测焦距 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 投影仪 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 放大镜 记忆口诀：一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小；实像倒立异侧，虚像正立同侧；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近相近像变小。 凸透镜成像规律的光路分析 利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的一种方法。 （1）物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距v： f<v<2f 。 （2）物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f （3）物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 （4）物距u=f 时，不成像。 （3）物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 四、透镜的应用 照相机和眼球 1.照相机的构造及成像特点 照相机的镜头相对于一个 ，感光器件相对于 ，来自物体的光经过镜头成 、 的像。 2.人眼构造及成像特点 人的眼球像一架神奇的照相机， 相当于照相机的镜头， 相当于照相机的感光器件。 眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状：当睫状体放松时，晶状体比较薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼睛可以看清远处的物体；当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。 视力的缺陷与矫正 1.近视眼 近视眼看不清远处的物体，是因为调节晶状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的 方，如图所示。利用凹透镜能使光发散的特点，在眼球前面放一个合适的 ，就能使像向后移到视网膜上。 2.远视眼 远视眼看不清近处的物体，是因为调节品状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的 面，如图所示。利用凸透镜能使光会聚的特点，在眼球前面放一个合适的 ，就能使像向前移到视网膜上 望远镜和显微镜 1.望远镜的基本原理 有一种望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的叫作目镜，靠近被观测物体的叫作物镜。 （1）物镜：焦距较长，相当于照相机的镜头，远处的物体在焦点附近成 、 的 像，这个像处于目镜的1倍焦距以内. （2）目镜：焦距较短，相当于一个放大镜。成 、 的 像。 2.视角 （1）定义：观察物体时，从物体两端(上、下或左、右)引出的光线在人眼光心处所成的夹角，如图 （2）影响因素 ①视角与物体大小的关系：物体到观察者的距离一定时，物体越大，视角越大，如图甲所示。 甲 乙 ②视角与物体到眼睛距离的关系：物体大小一定时，离眼睛越近，视角越大，如图乙所示。 （3）注意 ①物体对眼睛所成视角的大小不仅与物体本身的大小有关，还与物体到眼睛的距离有关； ②物体看起来近大远小，就是因为人眼到物体的距离不同，造成视角不同。 3.显微镜 （1）物镜：相当于投影仪的镜头，成 、 的 像； （2）目镜：相当于放大镜，成成 、 的 像； 投影仪和放大镜 1.投影仪 （1）构造：镜头相当于一个凸透镜，屏幕相当于光屏。 （2）成像原理：f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距v>2f。 2.放大镜 （1）放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。 （2）成像原理：当物距 u<f 时，成正立、放大的虚像。 五、人眼看不见的光 红外线 1.可见光谱 把太阳光分解成不同的色光，按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来就是光谱。这些属于人类看得见的色光，我们将它叫做 。 2.不可见光：太阳光中，除了人眼能感受到的可见光，还有一些光人眼无法察觉，这些光称为 。 3.红外线：在色散光带红光外侧能使物体发热的不可见光，称为 。 4.红外线特征：红外线具有比较显著的 。一切物体都能辐射红外线。物体的温度越高，辐射的红外线越多。 5.应用：①诊断病情；②拍摄“热谱图”；③红外线夜视仪；④红外线遥控器 紫外线 1.在光谱紫端以外，还有一种看不见的光，叫做 。 2.应用：①适当照射阳光促进促进人体合成维生素D；②紫外灯灭菌；③紫外线使荧光物质发光 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 光的折射 透镜（知识清单） 思维导图 一、光的折射 折射现象 1.光的折射：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作光的折射。 2.基本概念 入射点 光的入射点，用字母“O”表示 入射光线 照射到两种介质分界面的光线AO 法线 过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′ 折射光线 进入另一种介质的光线OB 入射角 入射光线与法线的夹角，如图中的∠α 折射角 折射光线与法线的夹角，如图中的∠γ 折射的特点 1.探究光的折射特点 实验发现，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，即折射角大于人射角。 2.折射特点 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；折射光线和入射光线分别位于法线两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）。 光的折射现象中，光路可逆。 3.对光的折射特点的理解 （1）一般情况下，无论光从空气斜射入其他介质中，还是光从其他介质斜射入空气中，在空气中光线与法线的夹角大于其他介质中光线与法线的夹角；（空气中角大） （2）一般来说，当光从两种介质分界面上发生折射时，光速大的介质中光线与法线的夹角大，光速小的介质中光线与法线的夹角小。 4.生活中的折射现象 （1）看不见的硬币 看不到硬币，是由于来自硬币的光被碗壁挡住了。加水后，光从水射向空气，由于折射角大于人射角，因而能再次看到硬币。 （2）池底变浅 池底（或水中物体）的光线由水中斜射入空气中时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得池底变浅了。 二、透镜 初识凸透镜和凹透镜 1.透镜的分类 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。例如放大镜。 （2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。例如近视眼镜。 2.透镜的主光轴和光心 （1）主光轴：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。 （2）光心：透镜的中心，叫做光心。通过这个点的光传播方向不变。 认识透镜对光的作用 1.凸透镜对光有会聚作用，所以凸透镜又叫会聚透镜。 2.凹透镜对光有发散作用，所以凹透镜又叫发散透镜。 3.对“会聚作用”和“发散作用”的理解 （1）凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。 （2）凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所示。 4.透镜的焦点和焦距 焦点 焦距 图示 凸透镜 凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点 焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等 凹透镜 凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点 虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等 5.透镜的三条特殊光线 平行于主光轴 过焦点 过光心 凸透镜 平行于主光轴的光经凸透镜后，将会聚在焦点上。 过焦点的光，通过凸透镜后，平行于主光轴射出。 通过光心的光线，其传播方向不改变。 凹透镜 平行于主光轴的光经凹透镜折射后，反向延长线将交于异侧虚焦点上。 入射光线的延长线相交于虚焦点，通过凹透镜后，平行于主光轴射出。 通过光心的光线，其传播方向不改变。 三、凸透镜成像的规律 探究凸透镜成像的规律 【实验器材及组装】 光具座、蜡烛、凸透镜、光屏等 【实验与记录】 1.点燃蜡烛，并使之远离凸透镜。调整光屏位置，直至光屏上呈现烛焰的像。测量物距和像距，并将成像的情况记录在下表中。 2.逐次减小物距，重复上述操作并记录，直至在光屏上无法呈现烛焰的像。 【交流与小结】 实验表明，物体通过凸透镜所成的像的性质与物距有关。主光轴上有两个位置是成像性质变化的分界点，一个是二倍焦距处，另一个是一倍焦距处(焦点处)。二倍焦距处，是成缩小像与放大像的分界点；一倍焦距处，是成倒立实像与正立虚像的分界点。 【评价与反思】 （1）调整蜡烛的烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让蜡烛的像成在光屏的中央； （2）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烛焰的位置在透镜的一倍焦距以内；③烛焰的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （4）成实像时，将烛焰和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 （5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。 （6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。 （7）用蜡烛进行实验时，随着蜡烛越烧越短，光屏上的像会往上移动，需要进行以下调整，使像重新回到光屏中央：向上移动光屏、向上移动蜡烛、向下移动凸透镜。 凸透镜成像的规律 物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 应用 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 测焦距 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 投影仪 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 放大镜 记忆口诀：一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小；实像倒立异侧，虚像正立同侧；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近相近像变小。 凸透镜成像规律的光路分析 利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的一种方法。 （1）物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距v： f<v<2f 。 （2）物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f （3）物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 （4）物距u=f 时，不成像。 （3）物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 四、透镜的应用 照相机和眼球 1.照相机的构造及成像特点 照相机的镜头相对于一个凸透镜，感光器件相对于光屏，来自物体的光经过镜头成倒立、缩小的像。 2.人眼构造及成像特点 人的眼球像一架神奇的照相机，晶状体相当于照相机的镜头，视网膜相当于照相机的感光器件。 眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状：当睫状体放松时，晶状体比较薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼睛可以看清远处的物体；当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。 视力的缺陷与矫正 1.近视眼 近视眼看不清远处的物体，是因为调节晶状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的前方，如图所示。利用凹透镜能使光发散的特点，在眼球前面放一个合适的凹透镜，就能使像向后移到视网膜上。 2.远视眼 远视眼看不清近处的物体，是因为调节品状体的弯曲度后，物体的像仍落在视网膜的后面，如图所示。利用凸透镜能使光会聚的特点，在眼球前面放一个合适的凸透镜，就能使像向前移到视网膜上 望远镜和显微镜 1.望远镜的基本原理 有一种望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的叫作目镜，靠近被观测物体的叫作物镜。 （1）物镜：焦距较长，相当于照相机的镜头，远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像，这个像处于目镜的1倍焦距以内. （2）目镜：焦距较短，相当于一个放大镜。成正立、放大的虚像。 2.视角 （1）定义：观察物体时，从物体两端(上、下或左、右)引出的光线在人眼光心处所成的夹角，如图 （2）影响因素 ①视角与物体大小的关系：物体到观察者的距离一定时，物体越大，视角越大，如图甲所示。 甲 乙 ②视角与物体到眼睛距离的关系：物体大小一定时，离眼睛越近，视角越大，如图乙所示。 （3）注意 ①物体对眼睛所成视角的大小不仅与物体本身的大小有关，还与物体到眼睛的距离有关； ②物体看起来近大远小，就是因为人眼到物体的距离不同，造成视角不同。 3.显微镜 （1）物镜：相当于投影仪的镜头，成倒立、放大的实像； （2）目镜：相当于放大镜，成正立、放大的虚像； 投影仪和放大镜 1.投影仪 （1）构造：镜头相当于一个凸透镜，屏幕相当于光屏。 （2）成像原理：f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距v>2f。 2.放大镜 （1）放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。 （2）成像原理：当物距 u<f 时，成正立、放大的虚像。 五、人眼看不见的光 红外线 1.可见光谱 把太阳光分解成不同的色光，按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来就是光谱。这些属于人类看得见的色光，我们将它叫做可见光。 2.不可见光：太阳光中，除了人眼能感受到的可见光，还有一些光人眼无法察觉，这些光称为不可见光。 3.红外线：在色散光带红光外侧能使物体发热的不可见光，称为红外线。 4.红外线特征：红外线具有比较显著的热效应。一切物体都能辐射红外线。物体的温度越高，辐射的红外线越多。 5.应用：①诊断病情；②拍摄“热谱图”；③红外线夜视仪；④红外线遥控器 紫外线 1.在光谱紫端以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。 2.应用：①适当照射阳光促进促进人体合成维生素D；②紫外灯灭菌；③紫外线使荧光物质发光 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$