内容正文:
专题3.6 光的折射 透镜(章节复习)
(知识梳理+25个考点讲练+中考真题演练+难度分层练 共65题)
知识梳理 技巧点拨 2
知识点梳理01:光的折射 2
知识点梳理02:透镜 2
知识点梳理03:凸透镜成像的规律 4
知识点梳理04:照相机与眼球:视力的矫正 4
知识点梳理05:望远镜与显微镜 5
优选题型 考点讲练 6
考点1:光的折射的概念和现象 6
考点2:光的折射的实验装置 6
考点3:从水面看向水中 7
考点4:从水中看向水面 8
考点5:不同介质入射角、反射角与折射角的大小关系 8
考点6:作出光在空气和介质中传播的光路图 9
考点7:根据光路图区分入射、反射和折射光线 10
考点8:光的折射规律的应用 10
考点9:透镜的特点与分类 11
考点10:探究凸透镜对光的作用 12
考点11:探究凹透镜对光的作用 12
考点12:用平行光测定凸透镜焦距 12
考点13:透镜的特殊光线作图 13
考点14:探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 14
考点15:探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析 15
考点16:探究凸透镜成像规律的实验结论 16
考点17:凸透镜成放大实像时的物距与像距 17
考点18:凸透镜成实像时像距随物距的变化规律 18
考点19:凸透镜成虚像时的物距与像距 18
考点20:照相机 19
考点21:投影仪 20
考点22:放大镜的成像原理及特点 21
考点23:望远镜的目镜和物镜的成像原理 21
考点24:红外线的特点及应用 22
考点25:紫外线的特点及应用 22
中考真题 实战演练 23
难度分层 拔尖冲刺 25
基础夯实 25
培优拔高 26
知识点梳理01:光的折射
1、光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。当发生折射现象时,一定也发生了反射现象。当光线垂直射向两种物质的界面时,传播方向不变。
2、光的折射规律:三线共面,两线两侧,两角不相等(空气大),光路可逆;即:折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折(折射角<入射角);光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角>入射角)。在折射现象中,光路是可逆的。在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大(如图所示)。在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大。
3、生活中常见的光折射现象:①从岸上向水中看,水好像很浅,沿着看见鱼的方向叉,却叉不到;从水中看岸上的东西,好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃楼。④彩虹。
知识点梳理02:透镜
1、透镜:用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的折射现象制成的。
2、透镜与面镜区别:面镜利用光的反射现象成像,透镜利用光的折射现象成像;透镜成像遵循光的折射定律,面镜成像遵循光的反射定律。
3、透镜分类:透镜分为凸透镜和凹透镜。
(1)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜(照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等)。
(2)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜(近视镜等)。
4、透镜光路基本概念:
(1)主光轴:通过两个球面球心的直线。
(2)光心:(O)即薄透镜的中心。性质:通过光心的光线传播方向不改变。
(3)焦点(F):凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫焦点。
(4)焦距(f):焦点到凸透镜光心的距离。
5、透镜的三条特殊光线:
(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向不改变如图所示。
(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧焦点;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过同侧焦点如图所示。
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴如图所示。
※典型光路。
(
F
F
F
F
)
6、透镜的作用:凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫会聚透镜;凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫发散透镜。
知识点梳理03:凸透镜成像的规律
1、凸透镜成像规律实验:实验时点燃蜡烛,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,目的是:使烛焰的像成在光屏中央。若在实验时,无论怎样移动光屏,在光屏都得不到像,可能得原因有:①蜡烛在焦点以内;②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度;④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距,成像在很远的地方,光具座的光屏无法移到该位置。
2、凸透镜成像规律结论:
成像条件物距(u)
成像的性质
像距(v)
应用
u﹥2f
倒立、缩小的实像
f﹤v﹤2f
照相机(图a)
u=2f
倒立、等大的实像
v=2f
图d
f﹤u﹤2f
倒立、放大的实像
v﹥2f
投影仪(图b)
u=f
不成像
射出的是平行光线
0﹤u﹤f
正立、放大的虚像
v﹥f
放大镜(图c)
2、凸透镜成像规律进一步认识:
(1)u=f是成实像和虚象,像正、倒立,像物同侧和异侧的分界点。(一倍焦距分虚实)
(2)u=2f是像放大和缩小的分界点。(二倍焦距分大小)
(3)当像距大于物距时成放大的实像(或虚像)。(像远像大)
(4)当像距小于物距时成倒立缩小的实像。(像近像小)
(4)成实像时:物距减小
(增大)
像距增大
(减小)
像变大
(变小)
(5)成虚像时:物距减小
(增大)
像距减小
(增大)
像变小
(变大)
当物体从远处向焦点靠近时,像逐渐变大,远离凸透镜。(物近像远像变大)
①当u>2f,物体比像移动得快
②当f<u<2f,物体比像移动得慢
※牢记:虚像,物、像同侧正(放大);实像,物、像异侧倒(放大或者缩小)!!
知识点梳理04:照相机与眼球:视力的矫正
1、眼睛:眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏(胶卷)。
(1)眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立,缩小的实像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以看到这个物体了(眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏(胶卷))。
(2)近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜前,晶状体曲度过大,需戴凹透镜调节,所以近视镜是凹透镜。
(3)远视眼看不清近处的物体,近处的物体所成像在视网膜后面,晶状体曲度过小,需戴凸透镜调节,所以远视镜(花镜)是凸透镜。
2、近视眼:近视眼是指眼球在调节放松状态下,平行光线(一般认为来自5m以外)经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前,产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处,而在某个有限距离处,近视眼的进点也比正常眼近,近视眼的明视距离小于25cm。
(1)特点:近视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体。
(2)原因:近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些,晶状体折光能力强。远处来的平光会聚在视网膜前面,而在视网膜上是一个光斑了。
(3)矫正方法:配戴适当的凹透镜做眼睛,使远处来的光先发散后再进入眼睛,可矫正近视眼视力。
3、远视眼:在完全静止的调节状态下,由远距离(指5米以上)目标投射的光线,集合在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明视距离大于25cm。
(1)特点:远视眼只能看见远处的物体,看不清近处的物体。(2)原因:晶状体比正常人要凹一些,晶状体对光线的折射能力变弱,远处来的光线会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球;②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱,如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等。
(3)矫正方法:利用凸透镜能使光线会聚的特点,在眼睛前面放一个凸透镜,就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上了。配戴适当的凸透镜做眼睛,可矫正远视眼的视力。
知识点梳理05:望远镜与显微镜
1、显微镜:显微镜镜筒的两端各有一组透镜,每组透镜的作用都相当于一个凸透镜,靠近眼睛的凸透镜叫做目镜,靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像,道理就像投影仪的镜头成像一样;目镜的作用则像一个普通的放大镜,把这个像再放大一次。经过这两次放大作用,我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。
2、望远镜:有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜(相当于照相机),靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜(相当于放大镜)。我们能不能看清一个物体,它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小,但它离我们的眼睛很近,再加上目镜的放大作用,视角可以变得很大。
考点1:光的折射的概念和现象
【典例精讲】(24-25八年级上·山东德州·期中)下列的光现象中,属于光的折射形成的是( )
A.池水变浅 B.水中倒影 C.树荫下的光斑 D.立竿见影
【变式训练】(24-25八年级上·河南南阳·期中)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),太阳实际在图中 (选填“甲”或“乙”)的位置,因为诗人看到的是太阳光经过不均匀的大气层发生了 所成的像。
考点2:光的折射的实验装置
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西安康·期中)小明同学在探究“光的折射规律”时利用了如图所示的装置。由E和F两个半圆形组成的光屏竖直放置在玻璃水槽中,NOM为两半圆的分界线。
(1)实验时,先让光屏EF位于同一平面内,一束激光贴着光屏沿AO从空气斜射入水中,为了更清晰地看到折射光线,我们可以在水中加入适量的 。
(2)小明将光屏F向后折转一定角度进行观察是为了验证 是否在同一平面内。
(3)小明测量的数据如表所示,由此他得出结论:在光的折射现象中,折射角总是小于入射角。你认为小明的结论是 (选填“正确”或“不正确”)的;分析数据及实验过程后你的理由是 。
实验次数
第一次
第二次
第三次
第四次
入射角
15°
30°
45°
60°
折射角
11°
22°
32°
40°
【变式训练】(24-25八年级上·河南鹤壁·期中)某小组利用如图所示器材探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
(1)实验应在 (选填“较暗”或“较亮”)的环境中完成较好;让光贴着圆盘入射,同学们发现从圆盘前不同方向都能看到光的径迹,这是因为光在圆盘上发生 ;
(2)为探究入射光线、法线和折射光线是否在同一平面内,保持入射光线的位置不变,将光屏右侧绕NN'向后转折一定角度,发现右侧光屏上没有看到折射光线,这说明光在折射时 。此时,折射光 (选填“存在”或“不存在”),如何通过实验验证此时折射光是否存在? ;
(3)将实验结果画在图丙中,其中1 和1'、2和 和3'、4 和 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 ,且折射角小于入射角;当光从空气垂直射入水中时,折射角等于 度,光的传播方向不变;
(4)图丙中当激光从水中沿4'方向射入O 点时,折射光线沿着4的方向射出,说明折射现象中光路是 的。
考点3:从水面看向水中
【典例精讲】(24-25八年级上·山东临沂·期中)水库放水,小明和爸爸一起去河边逮鱼。当小明看到水里有几条鱼,他打算瞄准鱼的下方叉鱼。如图所示,能表示小明看见的是鱼的虚像的光路图的是( )
A. B.
C. D.
【变式训练】(24-25八年级上·贵州贵阳·期中)有经验的捕鱼人在捕鱼时不会将鱼叉指向看见鱼的位置,因为人眼看见的实际上是光 形成的像,捕鱼时鱼叉应指向看见的“鱼” (选填“上方”或“下方”)。
考点4:从水中看向水面
【典例精讲】(24-25八年级上·河南南阳·期中)如图甲所示,有一种射水鱼,它在水中看到水面上方的柳枝上停留的蜻蜓后,便向蜻蜓射水,使蜻蜓落在水面上后进行捕杀。关于这个情景,图中E表示鱼的眼睛,P表示蜻蜓,是鱼看到蜻蜓所在的位置。请你在图乙中画出鱼看到蜻蜓P的光路图。
【变式训练】(24-25八年级上·山西长治·期中)“若在水边走,安全记心头。”看起来不深的池水,也不要贸然下去,下列光路图能对其作出正确解释的是( )
A. B.
C. D.
考点5:不同介质入射角、反射角与折射角的大小关系
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图,一束光在空气和玻璃两种介质的界面处发生反射和折射,此时折射角大小为 度。若入射角变为20°,则反射光线和折射光线的夹角将 (选填“大于”、“等于”或“小于”)110°, (选填“BF上方”“BF下方”“AD左方”“AD右方”)为玻璃。
【变式训练】(24-25八年级上·福建漳州·期中)一束光在空气和玻璃的分界面发生反射和折射,一位同学很粗心仅画了三条光线,没有标出光的传播方向,如图,请帮助判断,其中反射光线是 折射角大小是 。
考点6:作出光在空气和介质中传播的光路图
【典例精讲】(24-25八年级上·重庆·期中)如图所示,光线从空气斜射到一平静的水面时,选项中可以较全面、正确反映光传播路径的是( )
A. B. C. D.
【变式训练】(24-25八年级上·贵州贵阳·期中)请画出图入射光线对应的大致的折射光线(保留作图痕迹)。
考点7:根据光路图区分入射、反射和折射光线
【典例精讲】(24-25八年级上·福建厦门·期中)如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中入射光线是 (用字母表示),折射角等于 。
【变式训练】(24-25八年级上·山东临沂·期中)如图所示,一束光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射现象,形成了OA、OB和OC三条光线(箭头未画出)。以下说法正确的是( )
A.PQ的下边是玻璃 B.MN的左边是玻璃
C.折射角为38° D.折射角为30°
考点8:光的折射规律的应用
【典例精讲】(24-25八年级上·山东临沂·期中)有一圆柱形敞口容器,从其左侧某上高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示。下列操作不能将光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持激光射入的角度不变,使水面上升
C.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
【变式训练】(24-25八年级上·安徽亳州·期中)如图所示,容器内水位在A处时,一束光斜射入水中,在容器底形成光斑P1;当容器内水位上升到B处时,该光束在容器底形成光斑P2,则P2在P1的 (选填“左边”、“右边”或“相同位置”)。
考点9:透镜的特点与分类
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西渭南·期中)凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在 上一点,这个点叫做凸透镜的焦点,凸透镜有 个焦点。一个透明均匀的玻璃球被摔碎成三部分,如图所示,其中 属于凸透镜。
【变式训练】(24-25八年级上·山东济南·期中)香水的主要成分是酒精,很多人喜欢在汽车的仪表台上放置香水,其实这是非常危险的。下图四个香水瓶设计方案中顶部的透明玻璃瓶盖形状各异,其中在阳光照射下最容易引发火灾的是( )
A. B.
C. D.
考点10:探究凸透镜对光的作用
【典例精讲】(24-25八年级上·重庆·期中)关于凸透镜对光线的作用,下列说法中正确的是 ( )
A.光通过凸透镜就会变成平行光
B.只有平行于主轴的光线通过凸透镜才能被会聚
C.发散的入射光线透过凸透镜不会会聚
D.除了通过光心的光线外,所有光线通过凸透镜都会被会聚
【变式训练】(24-25八年级上·辽宁抚顺·期中)如图在虚框内分别放入甲、乙透镜,平行主光轴的光线分别会聚在主光轴上A点和B点,甲、乙透镜均为 。使光线偏折更显著的是透镜 。
考点11:探究凹透镜对光的作用
【典例精讲】(23-24八年级下·陕西榆林·期中)很多家里门的观察窗上都安装有一个“猫眼”,从门内观察到外面的人是正立、 (选填“缩小”或“放大”)的 (选填“实”或“虚”)像,猫眼其实相当于一个 透镜。
【变式训练】(23-24八年级上·广东茂名·阶段练习)香水的主要成分是易燃酒精。如图甲所示为三瓶香水,透明玻璃瓶盖形状各异,容易在阳光下引发火灾的有 (填字母),因为它们对光线有 作用;如图乙所示,一束光经过一个透镜后会聚于主轴上的A点,取掉透镜后,光会聚于B点,则该透镜是 透镜。
考点12:用平行光测定凸透镜焦距
【典例精讲】(24-25八年级上·辽宁沈阳·期中)小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时,如图所示,可以看出凸透镜对光有 作用,当在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,然后小华将凸透镜逐渐远离白纸,如果光斑变大,则凸透镜的焦距f一定 (大于/等于/小于) 刚才测得的距离L。
【变式训练】(24-25八年级上·湖北省直辖县级单位·期中)如图所示,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,下列说法正确的是( )
A.甲透镜的焦距更短,其折光本领较乙透镜弱
B.凸透镜对光线有会聚作用,且折射后的光线一定是会聚光线
C.同一凸透镜用平行于主光轴的红光和紫光测其焦距分别为f1和f2,则f1>f2
D.平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
考点13:透镜的特殊光线作图
【典例精讲】(24-25八年级上·湖北襄阳·期中)完成图中透镜的光路图。
【变式训练】(24-25八年级上·云南迪庆·期中)(每小问2分,共4分)
(1)如图所示,是一条由空气射向水面的光线的反射光线,请画出其入射光线和折射光线,并标出入射角的度数。
(2)根据图中给出的入射光线,画出相应的折射光线。
考点14:探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西安康·期中)小明用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图甲所示,透镜的焦距f= cm;调整器材高度时,应点燃蜡烛,使焰心、光心、光屏中心在 。
(2)如图乙所示,将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,把点燃的蜡烛放置在光具座35cm刻度线处时,移动光屏,直至在光屏上看到清晰的烛焰的像。保持透镜位置不变,将蜡烛移至20cm刻度处,若想在光屏上再次出现清晰的像,则应该 移动光屏。
(3)将蜡烛移至45cm刻度处时,无论怎么移动光屏,在光屏上都看不到像,因为此时所成的像是 像。
(4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像不在光屏中央,若要使像能够成在光屏的中央,我们可以 (选填“向上”或“向下”)调节蜡烛。
(5)当光屏上出现清晰的像后,用不透明物体挡住透镜一部分,挡住后光屏上 (选填“能”或“不能”)成完整的像。
(6)在图乙中将凸透镜更换为玻璃板,将光屏移至65cm刻度处,直接观察光屏 (选填“能”或“不能”)在光屏上看到蜡烛的像。
【变式训练】(24-25八年级上·黑龙江哈尔滨·期中)小波在进行光学复习时,他认识到寻找像、分析像,并用其规律解释生活中的实际问题是光学复习的有效方法之一,于是他进行了如下的梳理。
(1)如图甲,用透明玻璃板代替平面镜的目的是 ;如图乙,蜡烛A在玻璃板中成像的位置如图②,其可能的原因是玻璃板没有与水平面 ,如图丙,移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上 接收到蜡烛烛焰的像(填“能”或“不能”)。
(2)如图所示,将“F”光源、凸透镜和光屏依次放在光具座上,并调节三者中心在同一高度,目的是 ;调节好实验装置后,保持图中“F”光源和凸透镜的位置不变,移动光屏到图中位置,可在光屏上呈现一个清晰的倒立、 (选填“缩小”或“放大”)的像;若将“F”光源向右移动少许,则应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动才能再次在光屏上成清晰的像。
考点15:探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析
【典例精讲】(24-25八年级上·福建厦门·期中)某物理兴趣小组的同学在探究“凸透镜成像规律”。
(1)由图甲可知该凸透镜的焦距为 cm。
(2)为确保像能成在光屏的中央,应调节烛焰、凸透镜及光屏的中心在 。
(3)某次实验中烛焰和透镜位置如图乙所示,在光屏中心承接到了一个倒立、 的实像,这样小明得出了时凸透镜成像的特点。经过思考,小明觉得自己得出结论的过程不够完善,为了使结论具有普遍性,他应该将蜡烛移到 的其他位置进行多次实验。
A.一倍和二倍焦距之间 B.二倍焦距以外
(4)若将蜡烛向左移动,则应将光屏向 移动才能再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比刚才的像要 (填“大”或“小”)一些。
(5)蜡烛烧短后,光屏上烛焰的像将向 移动,要使烛焰的像成在光屏中央,应将凸透镜向 (填“上”或“下”)移动。
(6)规律探究后,该组同学突发奇想,改用红色平行光和紫色平行光测此凸透镜的焦距,分别为和,则 (填“>”“=”或“<”)。
【变式训练】(24-25八年级上·河南南阳·期中)如图是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)为了使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在 ;
(2)当蜡烛位于图甲中的B处时,移动光屏到D处,观察到光屏上呈现清晰的像,则该凸透镜焦距为 cm;
(3)紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分,发现光屏上呈现的像是 (选填“完整”或“不完整”)的,像的亮度与原来相比 ;
(4)当把蜡烛向右移动5cm,屏上的像变得模糊。要使像变清晰光屏应向右适当移动,此时光屏上的像应该是 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(5)当把蜡烛在第(4)步的基础再向透镜移近了4cm,发现在光具座上无论怎样移动都无法在光屏上找到清晰的像,你认为原因可能是 ;
(6)小明因为实验时间太长,蜡烛越烧越短,光屏上的像将逐渐向 移动,此时可以将透镜向 调节。
考点16:探究凸透镜成像规律的实验结论
【典例精讲】(24-25八年级上·福建厦门·期中)下列关于光现象的说法正确的是( )
A.日食是因为光的反射形成的
B.平面镜成的像,是由光的反射而形成的正立的虚像
C.光发生漫反射时、不遵守反射定律
D.凸透镜成像成的是倒立的实像,是由光沿直线传播形成的
【变式训练】(23-24八年级上·江苏盐城·期中)如图所示是某同学做凸透镜成像实验的情景,此时在光屏上得到了倒立、等大、清晰的实像。透镜的焦距是 cm,接下来他把蜡烛移动到35cm刻度处,则应将光屏向 (左/右)移动,光屏上才可以得到倒立 (放大/等大/缩小)的实像。
考点17:凸透镜成放大实像时的物距与像距
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图所示是某学校实验小组“探究凸透镜成像规律”的实验装置,凸透镜的焦距为10cm。下列说法错误的是( )
A.图中凸透镜位置不变,若想得到更小的清晰的像,先应将蜡烛向左移,再向左移动光屏
B.在如图所示情况中,用光屏可以接收到的像是倒立、放大的实像
C.将蜡烛与光屏互换,能够得到倒立、缩小的实像
D.如图所示,用黑色墨水将凸透镜上半部分涂黑,所成的像少了一半
【变式训练】(24-25八年级上·黑龙江大庆·期中)在探究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时在光屏上呈现一个清晰的烛焰的像。下列说法正确的是( )
A.光屏上成倒立、缩小的实像
B.实验所用的凸透镜的焦距可能为16cm
C.保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调,光屏上仍能看到烛焰清晰的像
D.若保持蜡烛和透镜的位置不变,将凸透镜更换成一个焦距更大的凸透镜,则应将光屏向左移动适当距离才能重新得到清晰的像
考点18:凸透镜成实像时像距随物距的变化规律
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西安康·期中)如图甲所示,在装有水的杯子里,小胡将一支铅笔紧贴杯壁外竖直放置,观察到铅笔的像,俯视图如图乙所示。将铅笔沿虚线向后移动,下列说法正确的是( )
A.铅笔的像先变大后变小 B.看到的铅笔的像一定是实像
C.看到的像可能上下左右均颠倒 D.装有水的杯子相当于一个凹透镜
【变式训练】(24-25八年级上·安徽阜阳·期中)某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中, 绘制了如图所示的图像(v表示像到凸透镜的距离,u表示物体到凸透镜的距离),把物体从距凸透镜5cm处移动到距凸透镜20cm处的过程中,像的大小将 (填“变大”“变小”“先变小再变大”或“先变大再变小”)。
考点19:凸透镜成虚像时的物距与像距
【典例精讲】(24-25八年级上·黑龙江大庆·期中)在光路图中凸透镜用图甲表示,O点为光心,F为其焦点。图乙是经过凸透镜的两条特殊光线,所画物体AB经凸透镜成的像A´B´的光路图。请参照图乙,在图丙中适当位置画上凸透镜(用图甲中的方式),并标出一个焦点的位置。(其中是AB是置于主光轴上的物体,MN是AB的像)
【变式训练】(24-25八年级上·江苏无锡·期中)“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)按如图甲所示的装置组装器材,为使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调节烛焰、光屏中心在凸透镜光心的 上,为了实现上述目的,比较快捷的操作方式是 ;
(2)凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,将蜡烛移至距离凸透镜较远位置,左右移动光屏位置,直到光屏上呈现烛焰的像,测出此时的 和 ;
(3)逐次减小物距,重复上述操作。下图中记录了三次成像的情况,请用标出物体在A、B、C位置处对应的像。
(4)继续减小物距,在光屏上找不到像了,可以按图乙中所示 (选填“a”、“b”或“c”)的方式观察像。此时像的性质是 。
考点20:照相机
【典例精讲】(22-23八年级上·安徽亳州·期中)在天宫课堂中,王亚平制作了一个水球并向水球中间注入一个气泡,通过水球可看到她的两个像,一个是正立、缩小的像,另一个是倒立、缩小的像,如图甲所示。图乙是观察像的示意图,关于上述现象,下列说法正确的是( )
A.图甲中,利用倒立的像的成像原理可以制成照相机
B.图甲中,利用正立的像的成像原理可以制成放大镜
C.图乙中,水球的3和4相当于凹透镜,对光有发散作用
D.图乙中,水球的1和2相当于凹透镜,对光有会聚作用
【变式训练】(24-25八年级上·山东临沂·期中)某车库采用车牌自动识别系统,当摄像头拍摄到车辆车牌后,经计算机对注册车牌予以识别,并控制电动机抬起栏杆放行,下列说法正确的是( )
A.拍摄的像是倒立、放大的实像
B.车牌到摄像头的距离大于二倍焦距,摄像头才能进行拍摄
C.在显示屏上能看到车牌信息,是利用了光的镜面反射
D.摄像头拍摄车牌时,所成的实像在二倍焦距以外
考点21:投影仪
【典例精讲】(2025·广西贵港·三模)图甲是公共场所的宣传投影灯,装在高处的投影灯照在地面上出现图案,其内部结构如图乙所示;下列说法正确的是( )
A.不同方向都能看到图案是光在地面发生了镜面反射
B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.调小镜头与图片的距离图案变大
D.地面上看到的是放大的虚像
【变式训练】(24-25八年级上·重庆·期中)学校播放露天电影,为让同学们看到清晰的影像,应将胶片放在距离该镜头 (选填“一倍焦距”、“一倍焦距与二倍焦距之间”或“二倍焦距以外”)的位置:同学们能够从各个方向看到屏幕面是因为光照射到屏幕表面时发生了 反射, 光的反射定律(选填“遵循”或“不遵循”)。
考点22:放大镜的成像原理及特点
【典例精讲】(24-25八年级下·福建泉州·期中)将如图所示的纸片放在装有水的圆柱形玻璃杯后方,改变纸片到玻璃杯的距离,透过玻璃杯平视观察,不可能出现的是( )
A. B.
C. D.
【变式训练】(24-25八年级上·广西柳州·期中)生活中为了方便老年人剪指甲,该新型指甲剪在上方加装了一个小凸透镜。如图所示,该指甲剪剪指甲时凸透镜可以成正立、 的虚像。考虑到放大效果更好,此透镜的焦距应选择 (选填“1cm”或“5cm”)更合适。
考点23:望远镜的目镜和物镜的成像原理
【典例精讲】(23-24八年级下·陕西榆林·期中)如图所示是简易天文望远镜的内部结构示意图,望远镜的物镜与 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的作用相同。远处的物体经过物镜成一个倒立、 的实像,该像经过目镜折射后成一个正立、 的虚像。
【变式训练】(23-24八年级下·陕西咸阳·期中)我国在2024年将会发生两次日月食,第二次预计在2024年9月2日,发生日全食和月偏食。每次月全食都会有很多天文爱好者使用望远镜欣赏,还有人用摄像头记录下整个过程,对于以下说法正确的是( )
A.望远镜的物镜相当于投影仪 B.通过摄像头所成的像是正立、放大的
C.通过望远镜的物镜成倒立缩小的实像 D.月亮在摄像机镜头的二倍焦距之内
考点24:红外线的特点及应用
【典例精讲】(23-24八年级上·山东东营·期中)“响尾蛇”导弹是靠跟踪敌机尾部高温气流辐射的 (选填“红外线”“紫外线”或“可见光”),对其进行有效攻击的。验钞机是利用了 (选填“红外线”“紫外线”或“可见光”)能使荧光物质发光的原理工作的。
【变式训练】(24-25八年级上·江苏常州·期中)为了加强校园防控疫情的力度,很多学校都安装了如图所示的带有彩色显示屏幕的人脸识别测温一体机;彩色显示屏幕上的画面是由红、 、蓝三种色光混合而成的,测温过程是通过接收 (红外线/紫外线)来完成测温的。
考点25:紫外线的特点及应用
【典例精讲】(23-24八年级上·江苏泰州·期中)太阳光经过三棱镜后,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,这种现象叫做光的色散,其中红光在 (A/B)处。能使荧光物质发光的在 (①/②/③)处。
【变式训练】(24-25八年级上·云南迪庆·期中)小刚在岸边行走时看到水中的游鱼,看到的鱼的位置在实际鱼的位置的 (选填“上方”或“下方”)。太阳光中的 (选填“红外线”或“紫外线”)有消毒杀菌的作用,因此我们定期晒被褥。
1.(2025·江苏盐城·中考真题)小军同学上生物课时,用一透镜观察标本,如图所示,他用的是 透镜,如果该透镜焦距为10cm,标本到透镜的距离应 (大于/等于/小于)10cm,若将标本靠近透镜,看到的像将 (变小/不变/变大)。
2.(2025·江苏徐州·中考真题)下列现象中,不属于光的直线传播的是( )
A.日食的形成 B.月食的形成 C.小孔成像 D.变扁的太阳
3.(2025·江苏南通·中考真题)如图所示,桌面上有一人偶A,人眼透过盛有水的玻璃杯看到一个变瘦“人偶B”,此时玻璃杯注水部分相当于( )
A.光屏 B.平面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
4.(2025·江苏无锡·中考真题)在做“探究凸透镜成像的规律”实验中,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点,如图甲所示。
(1)实验时,将光具座安放于水平桌面如图乙,烛焰、凸透镜、光屏三者的中心应处于 ;由甲图可知该凸透镜的焦距是 cm;
(2)实验过程中,蜡烛会逐渐变短,为了使蜡烛的像能始终成像在光屏的中央,应将光屏向 调整(选填“上”或“下”);
(3)当把蜡烛放在乙图位置时,移动光屏后能成 的实像(写完整像的性质),此时,若保持凸透镜位置不变,而把蜡烛、光屏的位置对调,则光屏上呈现 的实像(写完整像的性质),这说明了 ;如将蜡烛远离透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向 (选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动,且像 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)如果在实验中将蜡烛和透镜位置固定后,无论怎样移动光屏,在光屏上只能看到大小变化的圆形光斑,这一定是把物距调节在了 的范围内,在物距不变的情况下若要观察到烛焰的像,则应该在右图所示的 位置观察;
(5)甲乙两位同学用不同焦距的凸透镜研究凸透镜成像时,分别记录并绘制了物距u跟像距v之间的关系图像(如图丙所示),由图丙可知,甲同学用的凸透镜的焦距为 cm,乙同学用乙透镜在实验过程中,某次实验在光屏上调出清晰的像后,更换成甲凸透镜,发现光屏上的像变模糊了,为使光屏上再次成清晰的像,保持蜡烛和凸透镜位置不变,将光屏向 (选填“左”、“右”)移动。
5.(2025·江苏扬州·中考真题)阅读短文,回答问题:
光电鼠标
如图所示,光电鼠标是利用发光二极管照亮鼠标垫,鼠标垫通过成像透镜在光学感应器(相当于光屏)上成像。当鼠标移动时,感应器会连续拍摄鼠标垫表面所成的像,产生的结果会传回计算机,电脑屏幕上的光标根据这些结果来回移动,图中光学感应器、透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)为了使被照亮的鼠标垫在光学感应器上成像,鼠标垫应选用 (填“粗糙”或“光滑”)的材料,使光在其表面上发生 反射。如图所示中聚光透镜对二极管发出的光线有 (填“发散”或“会聚”)作用;
(2)当鼠标平放在鼠标垫上,成像透镜距鼠标垫7mm,光学感应器距成像透镜3mm,则在光学感应器上成 (填“正立、放大的虚”、“倒立、缩小的实”或“倒立、放大的实”)像;
(3)当鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,是因为像成在光学感应器的 (填“上”或“下”)方,而且所成的像 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
基础夯实
1.(2025·吉林松原·模拟预测)每年的6月6日为“全国爱眼日”,科学矫正近视,关注孩子眼健康。矫正近视眼配戴眼镜为( )
A. B.
C. D.
2.(24-25八年级上·陕西西安·阶段练习)玩抖音、刷快手、微信聊天等,已严重影响人们正常工作和生活,长时间盯着手机屏幕,视力和精神受到伤害。如图所示,有关近视眼和远视眼的成因与矫正方法,说法正确的是( )
A.甲图反映了近视眼的成因,应配戴凹透镜矫正
B.甲图反映了远视眼的成因,应配戴凸透镜矫正
C.乙图反映了近视眼的成因,应配戴凹透镜矫正
D.为了保护视力,人眼距离书本的距离应为
3.(24-25八年级上·上海·阶段练习)人的眼睛相当于一架能自动变焦的照相机,晶状体相当于一个 透镜,外界物体在视网膜上成的是 立、 的 像。近视眼是因为晶状体弯曲程度较大从而使像成在视网膜的 方(选填“前”、“后”),需要佩戴近视眼镜即一个 透镜来矫正。
4.(24-25八年级上·江苏徐州·阶段练习)用显微镜观察物体时,物镜对物体所成的像是一个放大的 (填“虚”或“实”)像,道理就像 的镜头成像一样,目镜的作用则像一个 。(后面的两个空选填“照相机”“投影仪”“放大镜”)
5.(24-25八年级上·湖北恩施·阶段练习)小明同学在实验室探究光的反射和折射规律。
(1)小明将一束光射到白板上,只能在白板上看到一个亮点,不能看到光的传播路径。请帮小明想出在空气中显示光的传播路径的一种方法: 。可从不同方向看到白板上的亮点,是因为光束中的部分光在白板上发生了 反射。
(2)实验中,小明将光从空气射向水面,得到的实验数据如表所示。可初步得到如下结论:
入射角
0°
15°
30°
45°
60°
反射角
0°
15°
30°
45°
60°
折射角
0°
11°
22°
32°
40°
①光从空气斜射向水中时,在水面处会发生 现象。
②光从空气斜射向水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角。
(3)当光从水中射向空气,若入射角为32°,则光在空气中的折射角为 。
培优拔高
6.(24-25八年级上·湖北襄阳·期末)如图是小东制作的昆虫观察盒,在盒盖上端安装凸透镜便于观察盒内小昆虫放大的像,盒盖到盒底的距离为10cm。他应该选择凸透镜的规格是( )
A.焦距为3cm B.焦距为5cm C.焦距为10cm D.焦距为12cm
7.(2025·江苏无锡·中考真题)如图所示,是小明透过眼镜看玩具“兔子”的情景。图中眼镜片( )
A.是凸透镜,可用于矫正远视眼 B.是凹透镜,可用于矫正远视眼
C.是凸透镜,可用于矫正近视眼 D.是凹透镜,可用于矫正近视眼
8.(24-25九年级上·江西·阶段练习)如图所示,小明使用两个凸透镜,正在模拟望远镜的使用,其中前面凸透镜的作用相当于 ;显微镜也是由两个凸透镜组成,观察肉眼看不见的微小物体,显微镜的物镜的作用相当于 。(均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)
9.(25-26八年级上·全国·期中)智能无人驾驶汽车可以通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况。车上的摄像机识别道路上的行人时,其镜头相当于一个 镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的 像。当车靠近行人时,摄像机感光元件上所成的像 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
10.(24-25八年级上·湖北襄阳·期末)在“探究凸透镜成像规律”实验中,实验装置(光屏未画出)如图甲所示,f=12cm。
(1)实验时,小明调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度时,应 (选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛;
(2)将蜡烛移至35cm刻度线处时,移动光屏,在光屏上可以看到烛焰 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像,根据这个现象发明制作了 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(3)小明在实验过程中不断移动烛焰位置,观察到如图乙中①至⑥的六种烛焰清晰的像,请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的六个像进行排序,正确顺序为 ;
(4)小明想利用LED发光字母来探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系,图丙中的四个字母适合做LED光源的是 。
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专题3.6 光的折射 透镜(章节复习)
(知识梳理+25个考点讲练+中考真题演练+难度分层练 共65题)
知识梳理 技巧点拨 2
知识点梳理01:光的折射 2
知识点梳理02:透镜 2
知识点梳理03:凸透镜成像的规律 3
知识点梳理04:照相机与眼球:视力的矫正 4
知识点梳理05:望远镜与显微镜 5
优选题型 考点讲练 5
考点1:光的折射的概念和现象 5
考点2:光的折射的实验装置 6
考点3:从水面看向水中 8
考点4:从水中看向水面 9
考点5:不同介质入射角、反射角与折射角的大小关系 11
考点6:作出光在空气和介质中传播的光路图 12
考点7:根据光路图区分入射、反射和折射光线 13
考点8:光的折射规律的应用 14
考点9:透镜的特点与分类 15
考点10:探究凸透镜对光的作用 16
考点11:探究凹透镜对光的作用 17
考点12:用平行光测定凸透镜焦距 18
考点13:透镜的特殊光线作图 19
考点14:探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 21
考点15:探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析 23
考点16:探究凸透镜成像规律的实验结论 26
考点17:凸透镜成放大实像时的物距与像距 27
考点18:凸透镜成实像时像距随物距的变化规律 28
考点19:凸透镜成虚像时的物距与像距 30
考点20:照相机 32
考点21:投影仪 33
考点22:放大镜的成像原理及特点 34
考点23:望远镜的目镜和物镜的成像原理 35
考点24:红外线的特点及应用 36
考点25:紫外线的特点及应用 37
中考真题 实战演练 38
难度分层 拔尖冲刺 42
基础夯实 42
培优拔高 44
知识点梳理01:光的折射
1、光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。当发生折射现象时,一定也发生了反射现象。当光线垂直射向两种物质的界面时,传播方向不变。
2、光的折射规律:三线共面,两线两侧,两角不相等(空气大),光路可逆;即:折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折(折射角<入射角);光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角>入射角)。在折射现象中,光路是可逆的。在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大(如图所示)。在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大。
3、生活中常见的光折射现象:①从岸上向水中看,水好像很浅,沿着看见鱼的方向叉,却叉不到;从水中看岸上的东西,好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃楼。④彩虹。
知识点梳理02:透镜
1、透镜:用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,透镜是根据光的折射现象制成的。
2、透镜与面镜区别:面镜利用光的反射现象成像,透镜利用光的折射现象成像;透镜成像遵循光的折射定律,面镜成像遵循光的反射定律。
3、透镜分类:透镜分为凸透镜和凹透镜。
(1)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜(照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等)。
(2)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜(近视镜等)。
4、透镜光路基本概念:
(1)主光轴:通过两个球面球心的直线。
(2)光心:(O)即薄透镜的中心。性质:通过光心的光线传播方向不改变。
(3)焦点(F):凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫焦点。
(4)焦距(f):焦点到凸透镜光心的距离。
5、透镜的三条特殊光线:
(1)过光心的光线,经透镜折射后传播方向不改变如图所示。
(2)平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后经过另一侧焦点;经凹透镜折射后向外发散,但其反向延长线过同侧焦点如图所示。
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴如图所示。
※典型光路。
(
F
F
F
F
)
6、透镜的作用:凸透镜有会聚光线作用,所以凸透镜也叫会聚透镜;凹透镜有发散光线作用,所以凹透镜也叫发散透镜。
知识点梳理03:凸透镜成像的规律
1、凸透镜成像规律实验:实验时点燃蜡烛,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,目的是:使烛焰的像成在光屏中央。若在实验时,无论怎样移动光屏,在光屏都得不到像,可能得原因有:①蜡烛在焦点以内;②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度;④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距,成像在很远的地方,光具座的光屏无法移到该位置。
2、凸透镜成像规律结论:
成像条件物距(u)
成像的性质
像距(v)
应用
u﹥2f
倒立、缩小的实像
f﹤v﹤2f
照相机(图a)
u=2f
倒立、等大的实像
v=2f
图d
f﹤u﹤2f
倒立、放大的实像
v﹥2f
投影仪(图b)
u=f
不成像
射出的是平行光线
0﹤u﹤f
正立、放大的虚像
v﹥f
放大镜(图c)
2、凸透镜成像规律进一步认识:
(1)u=f是成实像和虚象,像正、倒立,像物同侧和异侧的分界点。(一倍焦距分虚实)
(2)u=2f是像放大和缩小的分界点。(二倍焦距分大小)
(3)当像距大于物距时成放大的实像(或虚像)。(像远像大)
(4)当像距小于物距时成倒立缩小的实像。(像近像小)
(4)成实像时:物距减小
(增大)
像距增大
(减小)
像变大
(变小)
(5)成虚像时:物距减小
(增大)
像距减小
(增大)
像变小
(变大)
当物体从远处向焦点靠近时,像逐渐变大,远离凸透镜。(物近像远像变大)
①当u>2f,物体比像移动得快
②当f<u<2f,物体比像移动得慢
※牢记:虚像,物、像同侧正(放大);实像,物、像异侧倒(放大或者缩小)!!
知识点梳理04:照相机与眼球:视力的矫正
1、眼睛:眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏(胶卷)。
(1)眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立,缩小的实像,分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激,把这个信号传输给大脑,人就可以看到这个物体了(眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏(胶卷))。
(2)近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜前,晶状体曲度过大,需戴凹透镜调节,所以近视镜是凹透镜。
(3)远视眼看不清近处的物体,近处的物体所成像在视网膜后面,晶状体曲度过小,需戴凸透镜调节,所以远视镜(花镜)是凸透镜。
2、近视眼:近视眼是指眼球在调节放松状态下,平行光线(一般认为来自5m以外)经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前,产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处,而在某个有限距离处,近视眼的进点也比正常眼近,近视眼的明视距离小于25cm。
(1)特点:近视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体。
(2)原因:近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些,晶状体折光能力强。远处来的平光会聚在视网膜前面,而在视网膜上是一个光斑了。
(3)矫正方法:配戴适当的凹透镜做眼睛,使远处来的光先发散后再进入眼睛,可矫正近视眼视力。
3、远视眼:在完全静止的调节状态下,由远距离(指5米以上)目标投射的光线,集合在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明视距离大于25cm。
(1)特点:远视眼只能看见远处的物体,看不清近处的物体。(2)原因:晶状体比正常人要凹一些,晶状体对光线的折射能力变弱,远处来的光线会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球;②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱,如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等。
(3)矫正方法:利用凸透镜能使光线会聚的特点,在眼睛前面放一个凸透镜,就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上了。配戴适当的凸透镜做眼睛,可矫正远视眼的视力。
知识点梳理05:望远镜与显微镜
1、显微镜:显微镜镜筒的两端各有一组透镜,每组透镜的作用都相当于一个凸透镜,靠近眼睛的凸透镜叫做目镜,靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像,道理就像投影仪的镜头成像一样;目镜的作用则像一个普通的放大镜,把这个像再放大一次。经过这两次放大作用,我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。
2、望远镜:有一种望远镜也是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的凸透镜叫做目镜(相当于照相机),靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜(相当于放大镜)。我们能不能看清一个物体,它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小,但它离我们的眼睛很近,再加上目镜的放大作用,视角可以变得很大。
考点1:光的折射的概念和现象
【典例精讲】(24-25八年级上·山东德州·期中)下列的光现象中,属于光的折射形成的是( )
A.池水变浅 B.水中倒影 C.树荫下的光斑 D.立竿见影
【答案】A
【规范解答】A.池水变浅是光从水中斜射入空气中时发生折射现象,故A符合题意;
B.水中倒影是光的反射现象,故B不符合题意;
C.树荫下的光斑是光沿直线传播所形成的小孔成像现象,故C不符合题意;
D.立竿见影是光沿直线传播现象,故D不符合题意。
故选A。
【变式训练】(24-25八年级上·河南南阳·期中)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),太阳实际在图中 (选填“甲”或“乙”)的位置,因为诗人看到的是太阳光经过不均匀的大气层发生了 所成的像。
【答案】 乙 折射
【规范解答】[1][2]诗人观察到落日时,由太阳发出的光线在经过不均匀的大气时发生偏折,人逆着折射光线看去,感觉到光线是由折射光线反向延长线的交点发出的,“交点”就是太阳的虚像,它在实际太阳的上面,实际的太阳在看到的“太阳”的下面,即乙位置。
考点2:光的折射的实验装置
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西安康·期中)小明同学在探究“光的折射规律”时利用了如图所示的装置。由E和F两个半圆形组成的光屏竖直放置在玻璃水槽中,NOM为两半圆的分界线。
(1)实验时,先让光屏EF位于同一平面内,一束激光贴着光屏沿AO从空气斜射入水中,为了更清晰地看到折射光线,我们可以在水中加入适量的 。
(2)小明将光屏F向后折转一定角度进行观察是为了验证 是否在同一平面内。
(3)小明测量的数据如表所示,由此他得出结论:在光的折射现象中,折射角总是小于入射角。你认为小明的结论是 (选填“正确”或“不正确”)的;分析数据及实验过程后你的理由是 。
实验次数
第一次
第二次
第三次
第四次
入射角
15°
30°
45°
60°
折射角
11°
22°
32°
40°
【答案】(1)牛奶(或墨水、粉笔末等)
(2)入射光线、法线和折射光线
(3) 不正确 没有设计光从水中斜射入空气中
【规范解答】(1)为了更清晰地显示光路(看到折射光线),可以在水中加入牛奶(或墨水、粉笔末等) 。因为这些物质可以使水变得不透明,光在传播过程中遇到这些微小颗粒会发生漫反射,从而让我们能从各个方向更清楚地看到光的传播路径(折射光线)。
(2)在光的折射实验中,将光屏向后折转一定角度后,在上看不到折射光线,就说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内,只有当、在同一平面时才能看到折射光线,所以这样操作是为了验证折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
(3)[1][2]小明只做了“光从空气斜射入水中”这一种情况的实验,就得出“折射角总是小于入射角”的普遍结论,不具有科学性。因为光从其他介质斜射入空气中时(如光从水斜射入空气),折射角会大于入射角;而且仅通过“光从空气斜射入水”这一组介质、一种光线方向(斜射)的实验,不能涵盖所有光的折射情境(比如垂直入射时,折射角等于入射角)。要得到普遍规律,需要设计光从水中射入空气等情况多次实验 。
【变式训练】(24-25八年级上·河南鹤壁·期中)某小组利用如图所示器材探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
(1)实验应在 (选填“较暗”或“较亮”)的环境中完成较好;让光贴着圆盘入射,同学们发现从圆盘前不同方向都能看到光的径迹,这是因为光在圆盘上发生 ;
(2)为探究入射光线、法线和折射光线是否在同一平面内,保持入射光线的位置不变,将光屏右侧绕NN'向后转折一定角度,发现右侧光屏上没有看到折射光线,这说明光在折射时 。此时,折射光 (选填“存在”或“不存在”),如何通过实验验证此时折射光是否存在? ;
(3)将实验结果画在图丙中,其中1 和1'、2和 和3'、4 和 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 ,且折射角小于入射角;当光从空气垂直射入水中时,折射角等于 度,光的传播方向不变;
(4)图丙中当激光从水中沿4'方向射入O 点时,折射光线沿着4的方向射出,说明折射现象中光路是 的。
【答案】(1) 较暗 漫反射
(2) 折射光线、入射光线和法线在同一平面内 存在 把光屏折回原来位置光屏上又能看到折射光
(3) 增大 0
(4)可逆
【规范解答】(1)[1]实验中为了便于观察光路,应在较暗的环境中进行。
[2]同学们发现从圆盘前不同方向都能看到光的径迹,说明光线在圆盘上发生漫反射。
(2)[1][2][3]保持入射光线的位置不变将光屏右侧绕NN'向后转折一定角度,此时入射光线所在的平面和光屏右侧不在同一平面内,无法观察到折射光线,若要知道折射光线是否存在,可以把光屏折回原来位置,且在光屏上又能看到折射光,说明折射光线存在,同理也可得出:折射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)[1]丙图中入射光线与法线的夹角逐渐变大,即入射角变大,其对应的折射光线与法线的夹角也逐渐变大,即折射角变大,但折射角始终小于入射角,因此可得出:光的折射现象中,折射角随入射角的增大而增大,且
折射角小于入射角。
[2]当入射光线处于1位置,即垂直入射时,光的传播方向不变,此时入射角为0度,折射角为0度。
(4)当激光从水中沿4'方向射入O点时,折射光线沿着4的方向射出,即从折射光线方向射入,从原射入方向射出,说明光的折射现象中,光路是可逆的。
考点3:从水面看向水中
【典例精讲】(24-25八年级上·山东临沂·期中)水库放水,小明和爸爸一起去河边逮鱼。当小明看到水里有几条鱼,他打算瞄准鱼的下方叉鱼。如图所示,能表示小明看见的是鱼的虚像的光路图的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【规范解答】AB.叉鱼时,渔民看到鱼的像,光线是从水中射向空 气进入人眼,图中光线传播方向画反了,故AB不符合题意;
CD.叉鱼时,渔民看到鱼的像,光线是从水中射向空 气进入人眼,根据光的折射定律可知,光线从水中斜射入空气中时,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,就会觉得鱼的位置偏高,因此看到像的光线应该用虚线,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式训练】(24-25八年级上·贵州贵阳·期中)有经验的捕鱼人在捕鱼时不会将鱼叉指向看见鱼的位置,因为人眼看见的实际上是光 形成的像,捕鱼时鱼叉应指向看见的“鱼” (选填“上方”或“下方”)。
【答案】 折射 下方
【规范解答】[1][2]有经验的渔民在叉鱼时,他看到的“鱼”是由于光的折射而形成的虚像;当光从水中斜射入空气时,折射光线偏离法线折射,看到的鱼的虚像在鱼的上方,所以他应叉向看到鱼的下方。
考点4:从水中看向水面
【典例精讲】(24-25八年级上·河南南阳·期中)如图甲所示,有一种射水鱼,它在水中看到水面上方的柳枝上停留的蜻蜓后,便向蜻蜓射水,使蜻蜓落在水面上后进行捕杀。关于这个情景,图中E表示鱼的眼睛,P表示蜻蜓,是鱼看到蜻蜓所在的位置。请你在图乙中画出鱼看到蜻蜓P的光路图。
【答案】
【规范解答】从蜻蜓身上反射的光从空气中斜射入水中时发生折射,折射光线靠近法线,逆着折射光线看去,看到的蜻蜓比实际位置高,如图所示:
【变式训练】(24-25八年级上·山西长治·期中)“若在水边走,安全记心头。”看起来不深的池水,也不要贸然下去,下列光路图能对其作出正确解释的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【规范解答】池底的光线由水中进入空气时,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,看到的是位置偏高的虚像,就会觉得池底变浅了。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
考点5:不同介质入射角、反射角与折射角的大小关系
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图,一束光在空气和玻璃两种介质的界面处发生反射和折射,此时折射角大小为 度。若入射角变为20°,则反射光线和折射光线的夹角将 (选填“大于”、“等于”或“小于”)110°, (选填“BF上方”“BF下方”“AD左方”“AD右方”)为玻璃。
【答案】 60 大于 AD右方
【规范解答】[1][3]根据光的反射定律,反射角等于入射角,由图观察,图中符合反射角、入射角定义且有可能相等的两个角,只有、。根据光的反射定律和光的折射定律,则可确定BF为法线,AD为界面,GO为入射光线,OE为反射光线,OC为折射光线,为入射角,为反射角,为折射角。
由题意,入射角
则反射角
则折射角
因为折射角大于入射角,所以界面AD右方为玻璃,左方为空气。
[2]由图可知,当入射角为时,反射光线OE与界面AD的夹角为
反射光线和折射光线的夹角
若入射角变为,则反射角也变为,则反射光线OE与界面AD的夹角
由于入射角从减小到,减小了,折射角随着入射角减小而减小,而折射角大于入射角,则折射角减小的幅度要大于,即折射角,则折射光线CO与界面AD的夹角,反射光线和折射光线的夹角,即
【变式训练】(24-25八年级上·福建漳州·期中)一束光在空气和玻璃的分界面发生反射和折射,一位同学很粗心仅画了三条光线,没有标出光的传播方向,如图,请帮助判断,其中反射光线是 折射角大小是 。
【答案】 OF 45°
【规范解答】[1][2]由图可知:∠BOE=60°, 可得∠COE=90°-60°=30°
又因为∠COF=30°,根据反射角等于入射角,可知CD为法线,AB为分界面; 折射光线和入射光线分别位于法线两侧, 则OG一定为折射光线,EO为入射光线,OF为反射光线;∠COF为反射角,折射角为∠DOG=45°
考点6:作出光在空气和介质中传播的光路图
【典例精讲】(24-25八年级上·重庆·期中)如图所示,光线从空气斜射到一平静的水面时,选项中可以较全面、正确反映光传播路径的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【规范解答】光线从空气斜射到一平静的水面时,会同时发生光的反射和折射。故光从空气斜射入水时,折射角应小于入射角,同时在水面还会发生反射现象,故ABC不符合题意;故D符合题意。
故选 D。
【变式训练】(24-25八年级上·贵州贵阳·期中)请画出图入射光线对应的大致的折射光线(保留作图痕迹)。
【答案】
【规范解答】首先作出法线,过入射点O用虚线作垂直于分界面的垂线,这条垂线即为法线,标注垂足。根据光的折射定律,折射光线、入射光线分居法线两侧,光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角46°,折射光线靠近法线,据此过入射点O在水中用实线画出折射光线,如图所示:
考点7:根据光路图区分入射、反射和折射光线
【典例精讲】(24-25八年级上·福建厦门·期中)如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出),其中入射光线是 (用字母表示),折射角等于 。
【答案】 EO 45°
【规范解答】[1][2]由图可知,∠BOE=60°,所以∠COE=90°-60°=30°
而∠COF=30°,根据反射角等于入射角,所以CD为法线,AB为界面,而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,EO为入射光线,OF为反射光线;折射角为∠DOG=45°。
【变式训练】(24-25八年级上·山东临沂·期中)如图所示,一束光在空气和玻璃的分界面上发生反射和折射现象,形成了OA、OB和OC三条光线(箭头未画出)。以下说法正确的是( )
A.PQ的下边是玻璃 B.MN的左边是玻璃
C.折射角为38° D.折射角为30°
【答案】BC
【规范解答】由图可知, ∠CON=30° ,则 ∠COQ=60°,∠BOQ=60° ,所以 PQ 是法线, MN是界面。反射光线、入射光线在同一介质,折射光线在另一介质。因此,CO 是入射光线, OB是反射光线, OA 是折射光线。入射角为60°,折射角为38°( ∠AOP=38°)。因为折射角小于入射角,所以 MN右边是空气,左边是玻璃,故AD错误,BC正确。
故选 BC。
考点8:光的折射规律的应用
【典例精讲】(24-25八年级上·山东临沂·期中)有一圆柱形敞口容器,从其左侧某上高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示。下列操作不能将光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持激光射入的角度不变,使水面上升
C.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
【答案】ACD
【规范解答】A.保持水面高度和入射点不变,使激光的入射角增大,激光束远离法线时,折射角随之变大,光斑会向右移动,故A符合题意;
BD.保持激光射入角度不变,使水面上升,如下图所示:
入射点向左移动,则光斑向左移动;同理使水面下降,入射点向右移动,则光斑向右移动,故B不符合题意,D符合题意;
C.保持水面高度不变,使激光笔向右平移,则入射光线和折射光线都向右平移,所以光斑右移,故C符合题意。
故选ACD。
【变式训练】(24-25八年级上·安徽亳州·期中)如图所示,容器内水位在A处时,一束光斜射入水中,在容器底形成光斑P1;当容器内水位上升到B处时,该光束在容器底形成光斑P2,则P2在P1的 (选填“左边”、“右边”或“相同位置”)。
【答案】右边
【规范解答】当容器内水位上升到B处时,入射点向右上方移动,入射角不变,则折射角也不变,折射光线与原来平行,向右移动,所以, P2在P1的右边。
考点9:透镜的特点与分类
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西渭南·期中)凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在 上一点,这个点叫做凸透镜的焦点,凸透镜有 个焦点。一个透明均匀的玻璃球被摔碎成三部分,如图所示,其中 属于凸透镜。
【答案】 主光轴 2 ①③
【规范解答】[1][2]凸透镜对光线具有会聚作用,凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上一点,这个点叫做凸透镜的焦点,凸透镜的两侧都可以有平行于主光轴的光线入射,因此,在凸透镜的两侧都会有一个这样的焦点,则凸透镜具有两个焦点。
[3]两边薄中间厚的是凸透镜,由图可知①③属于凸透镜。
【变式训练】(24-25八年级上·山东济南·期中)香水的主要成分是酒精,很多人喜欢在汽车的仪表台上放置香水,其实这是非常危险的。下图四个香水瓶设计方案中顶部的透明玻璃瓶盖形状各异,其中在阳光照射下最容易引发火灾的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【规范解答】如图所示为四瓶香水,透明玻璃瓶盖形状各异,A为平面镜,B为凸透镜,CD为凹透镜;最容易在阳光下引发火灾的应该是B瓶口,因为B瓶口是凸透镜,对光有会聚作用,最容易在阳光下引发火灾,故ACD不符合题意,B符合题意,
故选B。
考点10:探究凸透镜对光的作用
【典例精讲】(24-25八年级上·重庆·期中)关于凸透镜对光线的作用,下列说法中正确的是 ( )
A.光通过凸透镜就会变成平行光
B.只有平行于主轴的光线通过凸透镜才能被会聚
C.发散的入射光线透过凸透镜不会会聚
D.除了通过光心的光线外,所有光线通过凸透镜都会被会聚
【答案】D
【规范解答】A.过焦点的光线通过凸透镜才会变成平行光,故A错误;
BCD.凸透镜对光线具有会聚作用,除了通过光心的光线外,所有光线通过凸透镜都会被会聚,故BC错误,D正确。
故选D。
【变式训练】(24-25八年级上·辽宁抚顺·期中)如图在虚框内分别放入甲、乙透镜,平行主光轴的光线分别会聚在主光轴上A点和B点,甲、乙透镜均为 。使光线偏折更显著的是透镜 。
【答案】 凸透镜 乙
【规范解答】[1][2]图中光线经过甲、乙两个透镜后,两个透镜对光具有会聚作用,因此两个透镜均是凸透镜,且凸透镜对光的会聚能力越强,会聚的焦点离透镜越近,即使光线偏折更显著,则使光线偏折更显著的是透镜乙。
考点11:探究凹透镜对光的作用
【典例精讲】(23-24八年级下·陕西榆林·期中)很多家里门的观察窗上都安装有一个“猫眼”,从门内观察到外面的人是正立、 (选填“缩小”或“放大”)的 (选填“实”或“虚”)像,猫眼其实相当于一个 透镜。
【答案】 缩小 虚 凹
【规范解答】[1][2][3]凹透镜对光线具有发散作用,可以扩大视野,猫眼其实相当于一个凹透镜,经过猫眼从门内观察到外面的人是正立、缩小虚。
【变式训练】(23-24八年级上·广东茂名·阶段练习)香水的主要成分是易燃酒精。如图甲所示为三瓶香水,透明玻璃瓶盖形状各异,容易在阳光下引发火灾的有 (填字母),因为它们对光线有 作用;如图乙所示,一束光经过一个透镜后会聚于主轴上的A点,取掉透镜后,光会聚于B点,则该透镜是 透镜。
【答案】 ac 会聚 凹
【规范解答】[1][2]如图所示,透明玻璃瓶盖形状各异,最容易在阳光下引发火灾的有ac,它们都是中间厚,边缘薄,是凸透镜,对光有会聚作用,最容易在阳光下引发火灾。
[3]放上透镜的会聚点A要比不放透镜的会聚点B更要远离透镜,由此可知,该透镜对光线有发散作用;所以该透镜是发散透镜即凹透镜。
考点12:用平行光测定凸透镜焦距
【典例精讲】(24-25八年级上·辽宁沈阳·期中)小华利用太阳光测量凸透镜的焦距时,如图所示,可以看出凸透镜对光有 作用,当在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,然后小华将凸透镜逐渐远离白纸,如果光斑变大,则凸透镜的焦距f一定 (大于/等于/小于) 刚才测得的距离L。
【答案】 会聚 小于
【规范解答】[1]阳光可以看作是平行光,经过凸透镜折射后形成的光斑变小,表明光线会聚,即凸透镜对光线具有会聚作用。
[2]如下图所示,这个非最小的光斑可能在焦点之前,也可能在焦点之后。如果光斑在焦点之前,焦距会大于L,如果光斑在焦点之后,焦距会小于L。小华将凸透镜逐渐远离白纸,光斑变大,说明光斑在焦点的右侧(如下图的B点),故凸透镜的焦距小于光斑到凸透镜的距离L。
【变式训练】(24-25八年级上·湖北省直辖县级单位·期中)如图所示,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,下列说法正确的是( )
A.甲透镜的焦距更短,其折光本领较乙透镜弱
B.凸透镜对光线有会聚作用,且折射后的光线一定是会聚光线
C.同一凸透镜用平行于主光轴的红光和紫光测其焦距分别为f1和f2,则f1>f2
D.平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
【答案】C
【规范解答】A.凸透镜焦距越短,对光的会聚能力越强,甲透镜的焦距更短,其折光本领较乙透镜更强,故A错误;
B.凸透镜对光线有会聚作用,若入射光线是发散的,则折射后的光线也可能是发散的,但相对于入射光线是会聚的,故B错误;
C.根据三棱镜对光线的偏折可知,红光被偏折的程度小,紫光被偏折的程度大,当红光和紫光分别平行射向相同的凸透镜时,红光的会聚点,也就是红光的焦点距离透镜远,而紫光的焦点离透镜近,所以红光的焦距大,即,故C正确;
D.平行于主光轴的光经过凸透镜后一定会聚于焦点上,但其它的平行光不一定会聚到焦点上,故D错误。
故选C。
考点13:透镜的特殊光线作图
【典例精讲】(24-25八年级上·湖北襄阳·期中)完成图中透镜的光路图。
【答案】;
【规范解答】指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴;光线经凹透镜折射后平行于主光轴,则其对应的入射光线的延长线过另一侧焦点,作图如下:
过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴;过光心的光线通过凸透镜折射后传播方向不变,作图如下:
【变式训练】(24-25八年级上·云南迪庆·期中)(每小问2分,共4分)
(1)如图所示,是一条由空气射向水面的光线的反射光线,请画出其入射光线和折射光线,并标出入射角的度数。
(2)根据图中给出的入射光线,画出相应的折射光线。
【答案】(1)
(2)
【规范解答】(1)过入射点O作垂直于水面的法线,由图可知,反射光线与水面夹角为45度,则反射光线与法线的夹角为45度,反射角为反射光线与法线的夹角,则反射角为45度,在光的反射现象中,反射角等于入射角,则入射角为45度,据此作出入射光线。光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,大致作出折射光线。如图所示:
(2)根据凹透镜的三条特殊光线可知,过凹透镜光心的光,传播方向不变,平行凹透镜主光轴的光,发散光线的反向延长线过焦点,如图所示:
考点14:探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西安康·期中)小明用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图甲所示,透镜的焦距f= cm;调整器材高度时,应点燃蜡烛,使焰心、光心、光屏中心在 。
(2)如图乙所示,将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,把点燃的蜡烛放置在光具座35cm刻度线处时,移动光屏,直至在光屏上看到清晰的烛焰的像。保持透镜位置不变,将蜡烛移至20cm刻度处,若想在光屏上再次出现清晰的像,则应该 移动光屏。
(3)将蜡烛移至45cm刻度处时,无论怎么移动光屏,在光屏上都看不到像,因为此时所成的像是 像。
(4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像不在光屏中央,若要使像能够成在光屏的中央,我们可以 (选填“向上”或“向下”)调节蜡烛。
(5)当光屏上出现清晰的像后,用不透明物体挡住透镜一部分,挡住后光屏上 (选填“能”或“不能”)成完整的像。
(6)在图乙中将凸透镜更换为玻璃板,将光屏移至65cm刻度处,直接观察光屏 (选填“能”或“不能”)在光屏上看到蜡烛的像。
【答案】(1) 10.0 同一高度
(2)向左
(3)虚
(4)向上
(5)能
(6)不能
【规范解答】(1)[1]由图甲可知,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在光屏上一点,该点就是焦点,焦点到光心的距离就是焦距,所以
[2]为了使像成在光屏的中央,应点燃蜡烛,使焰心、光心、光屏中心在同一高度。
(2)由图乙可知,将蜡烛从35cm移至20cm刻度处时,物距变大,根据凸透镜成像规律,像距会变小,所以应向左移动光屏。
(3)将蜡烛移至45cm刻度处时,物距
此时成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上。
(4)蜡烛燃烧变短,像会向上移动,要使像成在光屏中央,可向上调节蜡烛,使像向下移动。
(5)用不透明物体挡住透镜一部分,物体上每个点发出的光仍有部分能通过透镜成像,所以光屏上能成完整的像,只是折射光线减少,会聚成的像变暗。
(6)在图乙中将凸透镜更换为玻璃板,玻璃板相当于平面镜,平面镜所成的像是虚像,虚像不能呈现在光屏上,所以直接观察光屏不能在光屏上看到蜡烛的像。
【变式训练】(24-25八年级上·黑龙江哈尔滨·期中)小波在进行光学复习时,他认识到寻找像、分析像,并用其规律解释生活中的实际问题是光学复习的有效方法之一,于是他进行了如下的梳理。
(1)如图甲,用透明玻璃板代替平面镜的目的是 ;如图乙,蜡烛A在玻璃板中成像的位置如图②,其可能的原因是玻璃板没有与水平面 ,如图丙,移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上 接收到蜡烛烛焰的像(填“能”或“不能”)。
(2)如图所示,将“F”光源、凸透镜和光屏依次放在光具座上,并调节三者中心在同一高度,目的是 ;调节好实验装置后,保持图中“F”光源和凸透镜的位置不变,移动光屏到图中位置,可在光屏上呈现一个清晰的倒立、 (选填“缩小”或“放大”)的像;若将“F”光源向右移动少许,则应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动才能再次在光屏上成清晰的像。
【答案】(1) 见解析 垂直 不能
(2) 使像成在光屏中央 缩小 右
【规范解答】(1)[1]与平面镜对比,玻璃板既能反射成像,又能透光,便于观察和比较像与物的大小和位置关系。
[2]蜡烛A在玻璃板中成像的位置如图②,偏离水平位置,其可能的原因是玻璃板没有与水平面垂直放置。
[3]移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,在光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像。因为平面镜成的是虚像,无法用光屏承接。
(2)[1]调节“F”光源、凸透镜和光屏三者中心在同一高度的目的是:使像成在光屏中央,避免像偏高或偏低,便于观察。
[2]调节好实验装置后,保持图中“F”光源和凸透镜的位置不变,移动光屏成清晰的像。由图可知,此时物距大于像距,则物体位于二倍焦距之外,在光屏上可呈现一个清晰的倒立、缩小的实像。
[3]若将“F”光源向右移动少许,即减小物距。由凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律可知,应将光屏向右移动,以增大像距,才能再次在光屏上成清晰的像。
考点15:探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析
【典例精讲】(24-25八年级上·福建厦门·期中)某物理兴趣小组的同学在探究“凸透镜成像规律”。
(1)由图甲可知该凸透镜的焦距为 cm。
(2)为确保像能成在光屏的中央,应调节烛焰、凸透镜及光屏的中心在 。
(3)某次实验中烛焰和透镜位置如图乙所示,在光屏中心承接到了一个倒立、 的实像,这样小明得出了时凸透镜成像的特点。经过思考,小明觉得自己得出结论的过程不够完善,为了使结论具有普遍性,他应该将蜡烛移到 的其他位置进行多次实验。
A.一倍和二倍焦距之间 B.二倍焦距以外
(4)若将蜡烛向左移动,则应将光屏向 移动才能再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比刚才的像要 (填“大”或“小”)一些。
(5)蜡烛烧短后,光屏上烛焰的像将向 移动,要使烛焰的像成在光屏中央,应将凸透镜向 (填“上”或“下”)移动。
(6)规律探究后,该组同学突发奇想,改用红色平行光和紫色平行光测此凸透镜的焦距,分别为和,则 (填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)10.0
(2)同一高度
(3) 放大 A
(4) 左 小
(5) 上 下
(6)>
【规范解答】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距是f=30.0cm-20.0cm=10.0cm
(2)实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度,可以使像成在光屏的中央。
(3)[1]由图乙可知,物距为30.0cm-15.0cm=15.0cm
物距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立、放大的实像。
[2]为了得到时凸透镜成像的特点,使结论具有普遍性,应该在一倍和二倍焦距之间的其他位置进行多次实验。
故选A。
(4)[1][2]凸透镜成实像时,物远像近像变小,若保持凸透镜不动,将蜡烛向左移动,物距变大,则像距变小,应将光屏向左移动,才能再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比刚才的像要小一些。
(5)[1][2]凸透镜成实像时,实像都是倒立的,蜡烛烧短后,光屏上的像向上移动,为了使像成在光屏中央,根据过光心的光线传播方向不变,应将凸透镜向下移动。
(6)根据三棱镜对光线的偏折,可以得出,红光被偏折的程度小,紫光被偏折的程度大,当红光和紫光分别平行射向相同的凸透镜时,红光的焦点距离透镜远,红光的焦距大,而紫光的焦点离透镜近,紫光的焦距小,即f红>f紫
【变式训练】(24-25八年级上·河南南阳·期中)如图是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)为了使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在 ;
(2)当蜡烛位于图甲中的B处时,移动光屏到D处,观察到光屏上呈现清晰的像,则该凸透镜焦距为 cm;
(3)紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分,发现光屏上呈现的像是 (选填“完整”或“不完整”)的,像的亮度与原来相比 ;
(4)当把蜡烛向右移动5cm,屏上的像变得模糊。要使像变清晰光屏应向右适当移动,此时光屏上的像应该是 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(5)当把蜡烛在第(4)步的基础再向透镜移近了4cm,发现在光具座上无论怎样移动都无法在光屏上找到清晰的像,你认为原因可能是 ;
(6)小明因为实验时间太长,蜡烛越烧越短,光屏上的像将逐渐向 移动,此时可以将透镜向 调节。
【答案】(1)同一高度
(2)10.0
(3) 完整 变暗
(4)放大
(5)光具座不够长
(6) 上 下
【规范解答】(1)实验前需要调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,目的是使像成在光屏中央,更好地进行实验探究。
(2)由图甲可知,刻度尺的分度值为1cm,蜡烛位于B处时,光屏位于D处时,满足
u=v=20.0cm
根据
u=v=2f
成倒立、等大的实像,即2f=20.0cm,故该凸透镜的焦距f=10.0cm。
(3)[1][2]用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分,下半部分仍能会聚光线成完整的像,但由于会聚的光线比原来减少,所以像比原来变暗。
(4)当把蜡烛向右移动5cm,此时物距u=15cm,满足
2f>u>f
所以成倒立、放大的实像。
(5)当把蜡烛在第(4)步的基础再向透镜移近了4cm,此时物距u'=11cm,略大于一倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像,此时像距很大,光具座不够长,像成到了光具座以外,所以无法在光屏上找到清晰的像。
(6)[1][2]小明因为实验时间太长,蜡烛越烧越短,根据过光心的光线传播方向不变可知,光屏上的像将逐渐向上移动,此时可以将透镜向下调节。
考点16:探究凸透镜成像规律的实验结论
【典例精讲】(24-25八年级上·福建厦门·期中)下列关于光现象的说法正确的是( )
A.日食是因为光的反射形成的
B.平面镜成的像,是由光的反射而形成的正立的虚像
C.光发生漫反射时、不遵守反射定律
D.凸透镜成像成的是倒立的实像,是由光沿直线传播形成的
【答案】B
【规范解答】A.日食是由于光沿直线传播,月球挡住了太阳射向地球的光而形成的,不是光的反射,故A错误;
B.平面镜成像的原理是光的反射,所成的像是正立、等大的虚像,故B正确;
C.漫反射同样遵守光的反射定律,只是反射面不平整,反射光线射向各个方向,故C错误;
D.凸透镜成像的原理是光的折射,不是光沿直线传播,故D错误。
故选B。
【变式训练】(23-24八年级上·江苏盐城·期中)如图所示是某同学做凸透镜成像实验的情景,此时在光屏上得到了倒立、等大、清晰的实像。透镜的焦距是 cm,接下来他把蜡烛移动到35cm刻度处,则应将光屏向 (左/右)移动,光屏上才可以得到倒立 (放大/等大/缩小)的实像。
【答案】 10.0 右 放大
【规范解答】[1] 当光屏上得到倒立、等大、清晰的实像时物距,由图可知,此时物距等于像距,物距为50.0cm-30.0cm=20.0cm
所以算出焦距是10.0cm。
[2] 把蜡烛移动到35cm刻度处,此时物距为15cm,满足条件f<u<2f,根据凸透镜成像规律,此时像距v>2f,所以应将光屏向右移动。
[3]根据凸透镜成像规律,物距大于像距,在一倍焦距与二倍焦距之间时,光屏上得到倒立放大的实像。
考点17:凸透镜成放大实像时的物距与像距
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图所示是某学校实验小组“探究凸透镜成像规律”的实验装置,凸透镜的焦距为10cm。下列说法错误的是( )
A.图中凸透镜位置不变,若想得到更小的清晰的像,先应将蜡烛向左移,再向左移动光屏
B.在如图所示情况中,用光屏可以接收到的像是倒立、放大的实像
C.将蜡烛与光屏互换,能够得到倒立、缩小的实像
D.如图所示,用黑色墨水将凸透镜上半部分涂黑,所成的像少了一半
【答案】D
【规范解答】A.图中凸透镜位置不变,若想得到更小的清晰的像,根据凸透镜成实像时的规律,物远像近像变小,故应将蜡烛向左移动,然后向左移动光屏,故A正确,不符合题意;
B.在如图所示情况中,物距小于像距,则物距大于一倍焦距小于二倍焦距,像距大于二倍焦距,根据凸透镜成像的特点可知,用光屏可以接收到的像是倒立、放大的实像,故B正确,不符合题意;
C.根据光路是可逆的,将蜡烛与光屏互换,此时物距大于二倍焦距,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,根据凸透镜成像的特点可知,能够得到倒立、缩小的实像,故C正确,不符合题意;
D.如图所示,用黑色墨水将凸透镜上半部分涂黑,所成的像还是完整的像,只是暗了些,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式训练】(24-25八年级上·黑龙江大庆·期中)在探究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时在光屏上呈现一个清晰的烛焰的像。下列说法正确的是( )
A.光屏上成倒立、缩小的实像
B.实验所用的凸透镜的焦距可能为16cm
C.保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调,光屏上仍能看到烛焰清晰的像
D.若保持蜡烛和透镜的位置不变,将凸透镜更换成一个焦距更大的凸透镜,则应将光屏向左移动适当距离才能重新得到清晰的像
【答案】C
【规范解答】A.由图可知,物距小于像距,则物距在一倍焦距到二倍焦距之间,根据凸透镜成像的特点可知,此时成倒立、放大的实像,故A错误;
B.由图可知,物距为20.0cm,像距为30.0cm,凸透镜成倒立、放大实像时,物距在一倍焦距和二倍焦距之间,像距大于二倍焦距,即
f<20.0cm<2f
30.0cm>2f
则
10.0cm<f<15.0cm
故B错误;
C.根据光路是可逆的,保持凸透镜位置不变,对调蜡烛和光屏,则物距大于像距,此时成倒立、缩小的实像,故C正确;
D.若保持蜡烛和透镜的位置不变,将凸透镜更换成一个焦距更大的凸透镜,凸透镜会聚能力减弱,则应将光屏向右移动适当距离才能重新得到清晰的像,故D错误。
故选C。
考点18:凸透镜成实像时像距随物距的变化规律
【典例精讲】(24-25八年级上·陕西安康·期中)如图甲所示,在装有水的杯子里,小胡将一支铅笔紧贴杯壁外竖直放置,观察到铅笔的像,俯视图如图乙所示。将铅笔沿虚线向后移动,下列说法正确的是( )
A.铅笔的像先变大后变小 B.看到的铅笔的像一定是实像
C.看到的像可能上下左右均颠倒 D.装有水的杯子相当于一个凹透镜
【答案】A
【规范解答】A.铅笔向后移动,物距变大,当铅笔在凸透镜的一倍焦距以内,由凸透镜成虚像的规律可知,像距也变大,像变大;当铅笔在一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,物距变大时,像距变小,像变小;当铅笔在二倍焦距以外时,成倒立、缩小的实像,物距变大时,像距变小,像变小;所以图乙中铅笔向后移,像先变大后变小,故A正确;
B.铅笔向后移动,物距变大,当铅笔在凸透镜的一倍焦距以内,成的像是虚像,故B错误;
C.装满水的杯子相当于一个柱形透镜,上下等大,光线不会向上下偏折,所以透过装满水的圆柱形水杯看物体,不会上下左右都颠倒,只会出现左右方向的颠倒,故C错误;
D.装有水的圆柱形玻璃杯边缘薄,中间厚,相当于凸透镜,故D错误。
故选A。
【变式训练】(24-25八年级上·安徽阜阳·期中)某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中, 绘制了如图所示的图像(v表示像到凸透镜的距离,u表示物体到凸透镜的距离),把物体从距凸透镜5cm处移动到距凸透镜20cm处的过程中,像的大小将 (填“变大”“变小”“先变小再变大”或“先变大再变小”)。
【答案】变小
【规范解答】当物距等于凸透镜二倍焦距时,像距也为二倍焦距,由图像可知凸透镜二倍焦距为10cm,凸透镜的焦距为5cm。物体在凸透镜一倍焦距以外成实像,物离透镜越远像越小,故把物体从距凸透镜5cm处移动到距凸透镜20cm处的过程中,像将变小。
考点19:凸透镜成虚像时的物距与像距
【典例精讲】(24-25八年级上·黑龙江大庆·期中)在光路图中凸透镜用图甲表示,O点为光心,F为其焦点。图乙是经过凸透镜的两条特殊光线,所画物体AB经凸透镜成的像A´B´的光路图。请参照图乙,在图丙中适当位置画上凸透镜(用图甲中的方式),并标出一个焦点的位置。(其中是AB是置于主光轴上的物体,MN是AB的像)
【答案】
【规范解答】根据乙图得出两条特殊光线:过光心不改变方向;平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后会聚在焦点。在丙图上同样做出过光心和平行于主光轴的两条特殊光线。连接MA并延长交主光轴与一点,该点是凸透镜的光心O,过光心O做一个凸透镜。由A点向凸透镜作平行于主光轴的光线AC,连接MC并延长交主光轴与一点F,F是凸透镜的焦点,根据左右焦点到光心的距离相等可确定另一焦点,如图:
【变式训练】(24-25八年级上·江苏无锡·期中)“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)按如图甲所示的装置组装器材,为使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调节烛焰、光屏中心在凸透镜光心的 上,为了实现上述目的,比较快捷的操作方式是 ;
(2)凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,将蜡烛移至距离凸透镜较远位置,左右移动光屏位置,直到光屏上呈现烛焰的像,测出此时的 和 ;
(3)逐次减小物距,重复上述操作。下图中记录了三次成像的情况,请用标出物体在A、B、C位置处对应的像。
(4)继续减小物距,在光屏上找不到像了,可以按图乙中所示 (选填“a”、“b”或“c”)的方式观察像。此时像的性质是 。
【答案】(1) 同一高度 见解析
(2) 物距 像距
(3)
(4) b 正立、放大的虚像
【规范解答】(1)[1][2]为使烛焰的像呈现在光屏的中央,比较快捷的操作方式是将蜡烛、透镜和光屏在光具座上移到一起,调整“三心”在同一高度,然后再分开。这种方法可以确保烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度上,使得像能够呈现在光屏的中央。
(2)[1][2]探究凸透镜成像规律需要记录不同物距所对应的像距,和此时的像的情况,因此左右移动光屏位置,直到光屏上呈现烛焰的像.测出此时的物距和像距。
(3)根据凸透镜的成像规律可知,凸透镜成实像,物距越大像距越小,据此作出A、B、C位置处对应的像,如下图所示:
(4)[1][2]继续减小物距,在光屏上找不到像了,此时物距小于一倍焦距,在物的同侧成正立、放大的虚像,虚像不能用光屏承接,需要透过凸透镜观察,因此可以按图乙中所示b的方式观察像。
考点20:照相机
【典例精讲】(22-23八年级上·安徽亳州·期中)在天宫课堂中,王亚平制作了一个水球并向水球中间注入一个气泡,通过水球可看到她的两个像,一个是正立、缩小的像,另一个是倒立、缩小的像,如图甲所示。图乙是观察像的示意图,关于上述现象,下列说法正确的是( )
A.图甲中,利用倒立的像的成像原理可以制成照相机
B.图甲中,利用正立的像的成像原理可以制成放大镜
C.图乙中,水球的3和4相当于凹透镜,对光有发散作用
D.图乙中,水球的1和2相当于凹透镜,对光有会聚作用
【答案】A
【规范解答】AB.水球相当于凸透镜,王亚平到水球的距离大于2倍焦距,成倒立、缩小的实像,与照相机工作原理相同,故A正确,B错误;
C.由图乙可知,水球的3和4中间厚边缘薄,是凸透镜,对光有会聚作用,故C错误;
D.由图乙可知,水球的1和2中间薄边缘厚,是凹透镜,对光有发散作用,故D错误。
故选A。
【变式训练】(24-25八年级上·山东临沂·期中)某车库采用车牌自动识别系统,当摄像头拍摄到车辆车牌后,经计算机对注册车牌予以识别,并控制电动机抬起栏杆放行,下列说法正确的是( )
A.拍摄的像是倒立、放大的实像
B.车牌到摄像头的距离大于二倍焦距,摄像头才能进行拍摄
C.在显示屏上能看到车牌信息,是利用了光的镜面反射
D.摄像头拍摄车牌时,所成的实像在二倍焦距以外
【答案】B
【规范解答】摄像头的镜头是凸透镜,利用光的折射成像,成像的原理和照相机相同,所以车牌到摄像头的距离大于二倍焦距,所成的像是倒立、缩小的实像,所成的像在一倍焦距和二倍焦距之间,故ACD错误,B正确。
故选B。
考点21:投影仪
【典例精讲】(2025·广西贵港·三模)图甲是公共场所的宣传投影灯,装在高处的投影灯照在地面上出现图案,其内部结构如图乙所示;下列说法正确的是( )
A.不同方向都能看到图案是光在地面发生了镜面反射
B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.调小镜头与图片的距离图案变大
D.地面上看到的是放大的虚像
【答案】C
【规范解答】A.不同方向都能看到图案是光在地面发生了漫反射,光照射到凹凸不平的地面,发生了漫反射,导致各个方向都能够看到图案,故A错误;
B.该投影灯的成像原理与投影仪相同,都是物距小于像距,物距在一倍焦距和两倍焦距之间,成的是倒立的放大的实像;而照相机利用的是物距大于二倍焦距成倒立缩小的实像,故B错误;
C.调小镜头与图片的距离图案,减小物距,根据凸透镜成实像规律可知,物近像远像变大,所以,调小镜头与图片的距离图案变大,故C正确;
D.能够在地面上承接到的像,是实像,而不是虚像,故D错误。
故选C。
【变式训练】(24-25八年级上·重庆·期中)学校播放露天电影,为让同学们看到清晰的影像,应将胶片放在距离该镜头 (选填“一倍焦距”、“一倍焦距与二倍焦距之间”或“二倍焦距以外”)的位置:同学们能够从各个方向看到屏幕面是因为光照射到屏幕表面时发生了 反射, 光的反射定律(选填“遵循”或“不遵循”)。
【答案】 一倍焦距与二倍焦距之间 漫 遵循
【规范解答】[1]幻灯机(电影)是利用物体在凸透镜一倍焦距与二倍焦距之间时成倒立、放大的实像的原理工作的,所以为让同学们看到清晰的影像,应将胶片放在距离该镜头一倍焦距与二倍焦距之间。
[2][3]反射分为镜面反射和漫反射。漫反射时,反射面比较粗糙,反射光线射向各个方向,所以同学们能够从各个方向看到屏幕画面是因为光照射到屏幕表面时发生了漫反射。镜面反射和漫反射均遵循光的反射定律。
考点22:放大镜的成像原理及特点
【典例精讲】(24-25八年级下·福建泉州·期中)将如图所示的纸片放在装有水的圆柱形玻璃杯后方,改变纸片到玻璃杯的距离,透过玻璃杯平视观察,不可能出现的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【规范解答】A.圆柱形玻璃杯中注入水相当于凸透镜,玻璃杯后白纸上的水平箭头为物体,图中的像相对于物体是倒立、缩小的,当物体在凸透镜的二倍焦距以外时可以成倒立、缩小的实像,故A有可能,不符合题意;
B.图中的像相对于物体是倒立、放大的,物体在大于一倍焦距小于二倍焦距时可以成倒立、放大的实像,故B有可能,不符合题意;
C.图中的像相对于物体是正立放大的当物体在凸透镜的焦距之内时可以成正立、放大的虚像,故C有可能,不符合题意;
D.图中的像是正立、变粗的像,由于玻璃杯上下的形状是相同的,故像在上下方向的大小是不变的,故D不可能,符合题意。
故选D。
【变式训练】(24-25八年级上·广西柳州·期中)生活中为了方便老年人剪指甲,该新型指甲剪在上方加装了一个小凸透镜。如图所示,该指甲剪剪指甲时凸透镜可以成正立、 的虚像。考虑到放大效果更好,此透镜的焦距应选择 (选填“1cm”或“5cm”)更合适。
【答案】 放大 1cm
【规范解答】[1]由图可知,指甲离凸透镜很近,小于一倍焦距,所以此时的凸透镜相当于一个放大镜,成正立、放大的虚像。
[2]当物距小于一倍焦距时,物距越大,成的虚像越大,实际使用中凸透镜到指甲的距离在1cm左右,所以为了获得更好的放大效果,焦距应选择1cm。
考点23:望远镜的目镜和物镜的成像原理
【典例精讲】(23-24八年级下·陕西榆林·期中)如图所示是简易天文望远镜的内部结构示意图,望远镜的物镜与 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的作用相同。远处的物体经过物镜成一个倒立、 的实像,该像经过目镜折射后成一个正立、 的虚像。
【答案】 照相机 缩小 放大
【规范解答】[1][2]被观察物体到望远镜物镜的距离较远,大于两倍焦距,可知望远镜的物镜与照相机的镜头作用相同,使远处物体经物镜成倒立、缩小的实像。
[3]望远镜的目镜与放大镜的作用相同,将物镜所成的实像经过目镜成正立、放大的虚像。
【变式训练】(23-24八年级下·陕西咸阳·期中)我国在2024年将会发生两次日月食,第二次预计在2024年9月2日,发生日全食和月偏食。每次月全食都会有很多天文爱好者使用望远镜欣赏,还有人用摄像头记录下整个过程,对于以下说法正确的是( )
A.望远镜的物镜相当于投影仪 B.通过摄像头所成的像是正立、放大的
C.通过望远镜的物镜成倒立缩小的实像 D.月亮在摄像机镜头的二倍焦距之内
【答案】C
【规范解答】AC.望远镜的物镜是凸透镜,观察月亮时,月亮在物镜的二倍焦距之外,根据凸透镜成像规律,望远镜的物镜成倒立缩小的实像,与照相机的成像原理相似,所以望远镜的物镜相当于照相机,故A错误,C正确;
BD.摄像机的镜头是凸透镜,用摄像头记录月全食,月亮在摄像机镜头的二倍焦距之外,根据凸透镜成像规律,此时摄像机镜头所成的像是倒立缩小的实像,故BD错误。
故选C。
考点24:红外线的特点及应用
【典例精讲】(23-24八年级上·山东东营·期中)“响尾蛇”导弹是靠跟踪敌机尾部高温气流辐射的 (选填“红外线”“紫外线”或“可见光”),对其进行有效攻击的。验钞机是利用了 (选填“红外线”“紫外线”或“可见光”)能使荧光物质发光的原理工作的。
【答案】 红外线 紫外线
【规范解答】[1]一切物体都会向外辐射红外线,温度越高,辐射的红外线越多,故“响尾蛇”导弹是靠跟踪敌机尾部高温气流辐射的红外线,对其进行攻击。
[2]紫外线化学作用强,能够使荧光物质发光,故验钞机是利用了紫外线能使荧光物质发光的原理工作的。
【变式训练】(24-25八年级上·江苏常州·期中)为了加强校园防控疫情的力度,很多学校都安装了如图所示的带有彩色显示屏幕的人脸识别测温一体机;彩色显示屏幕上的画面是由红、 、蓝三种色光混合而成的,测温过程是通过接收 (红外线/紫外线)来完成测温的。
【答案】 绿 红外线
【规范解答】[1]光的三原色是红、绿、蓝,彩色显示屏幕上的画面是由红、绿、蓝三种色光混合而成的。
[2]红外线具有热效应,自然界一切物体都在不停地向周围发出红外辐射能量,测温过程是通过接收人体发出的红外线来完成测温的,一旦所测体温异常,通过鸣叫声提示体温异常,可以让人接收到信息。
考点25:紫外线的特点及应用
【典例精讲】(23-24八年级上·江苏泰州·期中)太阳光经过三棱镜后,被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,这种现象叫做光的色散,其中红光在 (A/B)处。能使荧光物质发光的在 (①/②/③)处。
【答案】 A ③
【规范解答】[1][2]太阳光经过三棱镜后,被分解成各种色光,这是光的色散现象。三棱镜对红光的偏折能力最弱,对紫光的偏折能力最强,从A到B依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,所以红光在A处;紫光以外还有紫外线,紫外线最显著的性质是能使荧光物质发光,所以能使荧光物质发光的光在③处。
【变式训练】(24-25八年级上·云南迪庆·期中)小刚在岸边行走时看到水中的游鱼,看到的鱼的位置在实际鱼的位置的 (选填“上方”或“下方”)。太阳光中的 (选填“红外线”或“紫外线”)有消毒杀菌的作用,因此我们定期晒被褥。
【答案】 上方 紫外线
【规范解答】[1]小刚在岸边行走时看到水中的游鱼,看到的鱼的位置在实际鱼的位置的上方。这是因为光从水中斜射入空气时会发生折射,折射角大于入射角,导致光线向水面偏折,人眼逆着折射光线看去,会看到鱼的虚像,这个虚像在实际鱼的上方。
[2]太阳光中的紫外线有消毒杀菌的作用,因此我们定期晒被褥。紫外线能够破坏微生物的DNA,从而达到杀菌的效果。紫外线还能促进人体合成维生素D,但过量照射也可能对皮肤造成伤害,因此需要适度晒太阳。
1.(2025·江苏盐城·中考真题)小军同学上生物课时,用一透镜观察标本,如图所示,他用的是 透镜,如果该透镜焦距为10cm,标本到透镜的距离应 (大于/等于/小于)10cm,若将标本靠近透镜,看到的像将 (变小/不变/变大)。
【答案】 凸 小于 变小
【规范解答】[1] 由图可知,看到的是放大的像,所以他用的是凸透镜。
[2] 当用凸透镜作放大镜使用时,物距小于焦距,已知该透镜焦距为10cm,所以标本到透镜的距离应小于10cm。
[3] 根据凸透镜成虚像的规律,物距越小,像距越小,像越小,所以若将标本靠近透镜,看到的像将变小。
2.(2025·江苏徐州·中考真题)下列现象中,不属于光的直线传播的是( )
A.日食的形成 B.月食的形成 C.小孔成像 D.变扁的太阳
【答案】D
【规范解答】A.日食是由于月球运行到太阳和地球之间,并挡住太阳光线而产生的天文现象。在这个过程中,光线是沿着直线从太阳传播到地球的,当月球挡住部分或全部光线时,就形成了日食,故A不符合题意;
B.月食是地球运行到太阳和月球之间,并挡住太阳照射到月球上的光线而产生的天文现象。同样地,光线在这里也是沿着直线传播的,当地球挡住部分或全部光线时,就形成了月食,故B不符合题意;
C.小孔成像是由于光线通过一个小孔后,在屏幕上形成倒立的实像。这个现象也是基于光的直线传播原理,即光线在同种均匀介质中沿直线传播,并通过小孔在屏幕上形成图像,故C不符合题意;
D.变扁的太阳通常是由于光线通过某种介质(如大气层或水)时发生折射或散射而导致的。在这个过程中,光线的传播路径不再是直线,而是发生了弯曲,故D符合题意。
故选D。
3.(2025·江苏南通·中考真题)如图所示,桌面上有一人偶A,人眼透过盛有水的玻璃杯看到一个变瘦“人偶B”,此时玻璃杯注水部分相当于( )
A.光屏 B.平面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
【答案】C
【规范解答】由图可知,通过盛有水的玻璃杯看到的人偶A是一个左右倒立、缩小的图像人偶B,这是因为装水的圆柱形玻璃杯中部厚边缘薄,相当于一个凸透镜,人偶A放在了凸透镜的2倍焦距之外,根据凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选择C。
4.(2025·江苏无锡·中考真题)在做“探究凸透镜成像的规律”实验中,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点,如图甲所示。
(1)实验时,将光具座安放于水平桌面如图乙,烛焰、凸透镜、光屏三者的中心应处于 ;由甲图可知该凸透镜的焦距是 cm;
(2)实验过程中,蜡烛会逐渐变短,为了使蜡烛的像能始终成像在光屏的中央,应将光屏向 调整(选填“上”或“下”);
(3)当把蜡烛放在乙图位置时,移动光屏后能成 的实像(写完整像的性质),此时,若保持凸透镜位置不变,而把蜡烛、光屏的位置对调,则光屏上呈现 的实像(写完整像的性质),这说明了 ;如将蜡烛远离透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向 (选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动,且像 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)如果在实验中将蜡烛和透镜位置固定后,无论怎样移动光屏,在光屏上只能看到大小变化的圆形光斑,这一定是把物距调节在了 的范围内,在物距不变的情况下若要观察到烛焰的像,则应该在右图所示的 位置观察;
(5)甲乙两位同学用不同焦距的凸透镜研究凸透镜成像时,分别记录并绘制了物距u跟像距v之间的关系图像(如图丙所示),由图丙可知,甲同学用的凸透镜的焦距为 cm,乙同学用乙透镜在实验过程中,某次实验在光屏上调出清晰的像后,更换成甲凸透镜,发现光屏上的像变模糊了,为使光屏上再次成清晰的像,保持蜡烛和凸透镜位置不变,将光屏向 (选填“左”、“右”)移动。
【答案】(1) 同一高度 13.0
(2)上
(3) 倒立、缩小 倒立、放大 光路可逆 靠近 变小
(4) 一倍焦距以内 B
(5) 10 左
【规范解答】(1)[1]为使得像成在光屏中心,烛焰、凸透镜、光屏三者的中心应处于同一高度。
[2]平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点,该点即为焦点,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为
(2)根据过光心的光线传播方向不变,实验过程中,蜡烛会逐渐变短,像会上移,为了使蜡烛的像能始终成像在光屏的中央,应将光屏向上调整。
(3)[1][2][3]当把蜡烛放在乙图位置时,物距大于像距,根据凸透镜成像规律可知,移动光屏后能成倒立、缩小的实像;此时,若保持凸透镜位置不变,而把蜡烛、光屏的位置对调,则物距小于像距,光屏上呈现倒立、放大的实像。这说明了光路可逆。
[4][5]如将蜡烛远离透镜,物距变大,根据凸透镜成像规律可知像距变小,像也会变小,所以要在光屏上得到清晰的像,光屏应向靠近透镜的方向移动。
(4)[1][2]如果在实验中将蜡烛和透镜位置固定后,无论怎样移动光屏,在光屏上只能看到大小变化的圆形光斑,这一定是把物距调节在了一倍焦距以内的范围内,在物距不变的情况下若要观察到烛焰的像,则应该在右图所示的B位置观察,可以看到正立、放大的虚像,此时是放大镜原理。
(5)[1][2]根据凸透镜成像规律,当
时,成倒立、等大的实像,所以甲同学用的凸透镜的焦距为
所以乙同学用的凸透镜的焦距为
甲同学用的凸透镜的焦距较小。乙同学用乙透镜在实验过程中,某次实验在光屏上调出清晰的像后,更换成甲凸透镜,凸透镜的焦距变小,成像提前,像距变小,所以发现光屏上的像变模糊了,为使光屏上再次成清晰的像,保持蜡烛和凸透镜位置不变,将光屏向左移动。
5.(2025·江苏扬州·中考真题)阅读短文,回答问题:
光电鼠标
如图所示,光电鼠标是利用发光二极管照亮鼠标垫,鼠标垫通过成像透镜在光学感应器(相当于光屏)上成像。当鼠标移动时,感应器会连续拍摄鼠标垫表面所成的像,产生的结果会传回计算机,电脑屏幕上的光标根据这些结果来回移动,图中光学感应器、透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)为了使被照亮的鼠标垫在光学感应器上成像,鼠标垫应选用 (填“粗糙”或“光滑”)的材料,使光在其表面上发生 反射。如图所示中聚光透镜对二极管发出的光线有 (填“发散”或“会聚”)作用;
(2)当鼠标平放在鼠标垫上,成像透镜距鼠标垫7mm,光学感应器距成像透镜3mm,则在光学感应器上成 (填“正立、放大的虚”、“倒立、缩小的实”或“倒立、放大的实”)像;
(3)当鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,是因为像成在光学感应器的 (填“上”或“下”)方,而且所成的像 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1) 粗糙 漫 会聚
(2)倒立、缩小的实
(3) 下 变小
【规范解答】(1)[1][2]反射分为镜面反射和漫反射,为了使被照亮的鼠标垫在光学感应器上成像,鼠标垫应选用粗糙的材料,光在粗糙材料表面上发生漫反射。
[3]如图所示,二极管发出的光线经过聚光透镜后,光线会聚,所以聚光透镜对二极管发出的光线有会聚作用。
(2)成像透镜距鼠标垫7mm,光学感应器距成像透镜3mm,此时物距大于像距,由凸透镜成像规律可知,在光学感应器上成倒立、缩小的实像, 相当于生活中照相机的成像原理。
(3)[1][2]当鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,相当于增大了物距,此时像距会变小,因为成像透镜和光学感应器距离是不变的,导致像成在光学感应器的下方,由凸透镜成像规律可知,所成的像变小。
基础夯实
1.(2025·吉林松原·模拟预测)每年的6月6日为“全国爱眼日”,科学矫正近视,关注孩子眼健康。矫正近视眼配戴眼镜为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【规范解答】近视眼的成因是晶状体较厚、会聚能力较强,或者眼球在前后方向上太长,看远处的物体时,将像成在视网膜的前面。所以矫正近视眼所配戴的眼镜镜片是由具有发散作用的凹透镜制作而成,ABC选项中的镜片中间厚,边缘薄,是凸透镜,D选项中的镜片中间薄,边缘厚,是凹透镜,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2.(24-25八年级上·陕西西安·阶段练习)玩抖音、刷快手、微信聊天等,已严重影响人们正常工作和生活,长时间盯着手机屏幕,视力和精神受到伤害。如图所示,有关近视眼和远视眼的成因与矫正方法,说法正确的是( )
A.甲图反映了近视眼的成因,应配戴凹透镜矫正
B.甲图反映了远视眼的成因,应配戴凸透镜矫正
C.乙图反映了近视眼的成因,应配戴凹透镜矫正
D.为了保护视力,人眼距离书本的距离应为
【答案】A
【规范解答】AB.甲图成像在视网膜前面,反映了近视眼的成因,应配戴凹透镜矫正,故A正确,B错误;
C.乙图成像在视网膜后面,反映了远视眼的成因,应配戴凸透镜矫正,故C错误;
D.正常人的明视距离为25cm,为了保护视力,人眼距离书本的距离应为25cm,故D错误。
故选A。
3.(24-25八年级上·上海·阶段练习)人的眼睛相当于一架能自动变焦的照相机,晶状体相当于一个 透镜,外界物体在视网膜上成的是 立、 的 像。近视眼是因为晶状体弯曲程度较大从而使像成在视网膜的 方(选填“前”、“后”),需要佩戴近视眼镜即一个 透镜来矫正。
【答案】 凸 倒 缩小 实 前 凹
【规范解答】[1][2][3][4][5][6]人的眼睛中,晶状体起到类似凸透镜的作用,能将外界物体的光线折射到视网膜上。根据凸透镜成像规律,当物体在二倍焦距以外时,会成倒立、缩小的实像,因此视网膜上的像为倒立、缩小的实像。近视眼的成因是晶状体弯曲程度过大(或眼球前后径过长),导致像成在视网膜的前方。矫正近视需要佩戴凹透镜,发散光线使像后移,最终落在视网膜上。
4.(24-25八年级上·江苏徐州·阶段练习)用显微镜观察物体时,物镜对物体所成的像是一个放大的 (填“虚”或“实”)像,道理就像 的镜头成像一样,目镜的作用则像一个 。(后面的两个空选填“照相机”“投影仪”“放大镜”)
【答案】 实 投影仪 放大镜
【规范解答】[1][2]显微镜的物镜相当于一个凸透镜,物体位于物镜的一倍焦距和二倍焦距之间(即f<u<2f)。根据凸透镜成像规律,此时物镜成倒立、放大的实像。投影仪或幻灯机的工作原理是:物体位于投影仪(幻灯机)的一倍焦距和二倍焦距之间时,在屏幕上成倒立、放大的实像。这与显微镜物镜的成像原理相同。
[3]显微镜的目镜也相当于一个凸透镜,物镜所成的实像位于目镜的一倍焦距以内(即u<f)。根据凸透镜成像规律,此时目镜成正立、放大的虚像,其作用类似于放大镜。
5.(24-25八年级上·湖北恩施·阶段练习)小明同学在实验室探究光的反射和折射规律。
(1)小明将一束光射到白板上,只能在白板上看到一个亮点,不能看到光的传播路径。请帮小明想出在空气中显示光的传播路径的一种方法: 。可从不同方向看到白板上的亮点,是因为光束中的部分光在白板上发生了 反射。
(2)实验中,小明将光从空气射向水面,得到的实验数据如表所示。可初步得到如下结论:
入射角
0°
15°
30°
45°
60°
反射角
0°
15°
30°
45°
60°
折射角
0°
11°
22°
32°
40°
①光从空气斜射向水中时,在水面处会发生 现象。
②光从空气斜射向水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”、“等于”或“小于”)入射角。
(3)当光从水中射向空气,若入射角为32°,则光在空气中的折射角为 。
【答案】(1) 在空气中喷洒烟雾 漫
(2) 反射和折射 增大 小于
(3)45°
【规范解答】(1)[1]显示光路可以借助烟雾、水雾、白板等。将光穿过烟雾或者水雾来显示光路,也可以让光沿着白板表面投射来显示光路,故在空气中显现光的传播路径的一种方法可以是:在空气中喷洒烟雾。
[2]可从不同方向看到白板上的亮点,是因为白板表面粗糙,光束中的部分光在白板上发生了漫反射,反射光线射向各个方向。
(2)[1]光从空气斜射向水中时,在水面处一部分光线被反射出去发生反射,另一部分光线进入水中,发生折射现象。
[2][3]由表中数据可知,光从空气斜射到水面时,当入射角不断增大时,折射角也随之增大,但折射角始终小于对应的入射角,故折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而增大,且折射角小于入射角。
(3)从表格中数据可得,当空气中的入射角为45°时,水中的折射角为32°。由折射时光路可逆得,当光从水中射向空气,若入射角为32°,则光在空气中的折射角为45°。
培优拔高
6.(24-25八年级上·湖北襄阳·期末)如图是小东制作的昆虫观察盒,在盒盖上端安装凸透镜便于观察盒内小昆虫放大的像,盒盖到盒底的距离为10cm。他应该选择凸透镜的规格是( )
A.焦距为3cm B.焦距为5cm C.焦距为10cm D.焦距为12cm
【答案】D
【规范解答】盒盖到盒底的距离为10cm,物距是10cm,凸透镜做放大镜使用,凸透镜的焦距要大于10cm,所以凸透镜的焦距应选择12cm,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.(2025·江苏无锡·中考真题)如图所示,是小明透过眼镜看玩具“兔子”的情景。图中眼镜片( )
A.是凸透镜,可用于矫正远视眼 B.是凹透镜,可用于矫正远视眼
C.是凸透镜,可用于矫正近视眼 D.是凹透镜,可用于矫正近视眼
【答案】D
【规范解答】从图中看到透过眼镜片看到的玩具“兔子”是正立、缩小的像,凹透镜对光线有发散作用,能成正立、缩小的虚像;近视眼是由于晶状体太厚,折光能力太强,像成在视网膜前方,需要佩戴凹透镜来矫正,使光线发散后,成像在视网膜上,所以该眼镜片是凹透镜,可用于矫正近视眼,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
8.(24-25九年级上·江西·阶段练习)如图所示,小明使用两个凸透镜,正在模拟望远镜的使用,其中前面凸透镜的作用相当于 ;显微镜也是由两个凸透镜组成,观察肉眼看不见的微小物体,显微镜的物镜的作用相当于 。(均选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)
【答案】 照相机 投影仪
【规范解答】[1]如图所示,小明使用两个凸透镜,模拟望远镜时,前面凸透镜是物镜,相当于照相机,使远处物体成倒立、缩小的实像。
[2]显微镜的物镜的作用相当于投影仪,能使微小的物体成倒立、放大的实像。
9.(25-26八年级上·全国·期中)智能无人驾驶汽车可以通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况。车上的摄像机识别道路上的行人时,其镜头相当于一个 镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的 像。当车靠近行人时,摄像机感光元件上所成的像 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 凸透 实 变大
【规范解答】[1][2][3]摄像机的镜头相当于一个凸透镜,车上的摄像机识别道路上的行人时,此时u>2f,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的实像;当智能无人驾驶汽车靠近行人时,物距变小,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大可知,摄像机感光元件上所成的像变大。
10.(24-25八年级上·湖北襄阳·期末)在“探究凸透镜成像规律”实验中,实验装置(光屏未画出)如图甲所示,f=12cm。
(1)实验时,小明调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度时,应 (选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛;
(2)将蜡烛移至35cm刻度线处时,移动光屏,在光屏上可以看到烛焰 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像,根据这个现象发明制作了 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(3)小明在实验过程中不断移动烛焰位置,观察到如图乙中①至⑥的六种烛焰清晰的像,请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的六个像进行排序,正确顺序为 ;
(4)小明想利用LED发光字母来探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系,图丙中的四个字母适合做LED光源的是 。
【答案】(1)点燃
(2) 放大 投影仪
(3)②①③⑤⑥④
(4)R
【规范解答】(1)探究凸透镜成像规律的实验中,需调节烛焰、凸透镜和光屏这三者中心放在同一高度上,使其成像在光屏的中心,便于观察和记录成像情况;所以应将蜡烛点燃。
(2)[1][2]如图甲,将蜡烛移至35cm刻度处,物距,成倒立、放大的实像,像在二倍焦距以外,根据这个原理制作了投影仪。
(3)物体在二倍焦距之外成倒立缩小的实像,在一倍焦距和二倍焦距之间成倒立放大的实像,成实像时;凸透镜成实像时,物距减小像距增大,像变大;烛焰在一倍焦距之内时,成正立放大的虚像,物距越小像越小,故蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的6个像进行排序,正确顺序为②①③⑤⑥④。
(4)探究凸透镜成像时上下、左右的位置关系,需要物体上下、左右都不对称;图丙中只有字母R满足上下、左右都不对称,所以适合做LED光源的字母是R。
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