第五章 透镜及其应用（知识清单）物理人教版2024八年级上册

第五章 透镜及其应用（知识清单） 思维导图 第1节 透镜 一、凸透镜和凹透镜 1.凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。 2.凹透镜：中间厚、边缘薄的透镜。 3.主光轴：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。 4.光心：透镜主轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心。 二、透镜对光的作用 1.凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫作会聚透镜，凹透镜又叫作发散透镜。 2.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向靠近主光轴方向偏折，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。 三、焦点和焦距 1.凸透镜的焦点和焦距 （1）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。 （2）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。 2.凹透镜的焦点和焦距 （1）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。 （2）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。 3.粗略测量凸透镜的焦距 如图所示，让凸透镜（放大镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放大镜与白纸的距离，直到纸上的光斑最小、最亮（这个点就是凸透镜的焦点）。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距。 4.凸透镜的焦距与会聚能力的关系：凸透镜焦距的大小表示其会聚能力的强弱，焦距越小，会聚能力越强；同种光学材料制成的凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短。表面越凸，焦距越短，会聚能力越强。 四、透镜三条特殊光线 凸透镜 通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 凹透镜 经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴 第2节 生活中的透镜 一、照相机 1.构造：镜头：相当于一个凸透镜；胶片：相当于光屏。 2.原理如图所示： 来自物体的光经过镜头后会聚在照相机暗箱内的胶片上，形成了倒立、缩小的实像。 3.成像特点 ①物距大于像距；②物近像远像变大，物远像近像变小；③像和物体在镜头两侧。 4.照相机拍摄远近不同的物体 为了使远近不同的景物都能在胶片上形成清晰的像，需要调节镜头到胶片的距离。 ①拍摄近处景物时，镜头往前伸，即增大胶片与镜头之间的距离； ②拍摄远处景物时，镜头往后缩，即减小胶片与镜头之间的距离； ③若想使拍摄的景物的像大一些，可以减小景物与镜头之间的距离；若想拍摄的景物多一些，可以增大景物与镜头之间的距离。 二、投影仪 1.构造：镜头：相当于一个凸透镜；屏幕：相当于光屏。 2.原理如图所示 3.成像特点 ①投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离；②投影片离镜头越近时，屏幕上所成的像越大，像到镜头的距离越大；③投影仪在屏幕上所成的像比投影片上图案大；④投影片和它的像在镜头的两侧；⑤投影片在屏幕上所成的像是倒立、放大的实像。 三、放大镜 1.放大镜是凸透镜，放大镜能将小物体放大。 2.原理如图所示 3.放大镜成像特点 （1）物体通过放大镜所成的像是一个正立、放大的虚像； （2）像和物体在凸透镜的同侧； （3）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大； （4）若物体与放大镜的距离增大到一定程度，所成的像便消失了。 四、实像和虚像 1.实像和虚像的比较 实像 虚像 不同点 实像是由实际光线会聚而成的 虚像不是实际光线会聚而成的，而是实际光线的反向延长线的交点 实像总是倒立的（上下倒、左右倒） 虚像总是正立的 实像能用光屏承接 虚像不能用光屏承接 相同点 无论是实像还是虚像，都能用眼睛看到，也都能用相机拍成照片。 2.实像和虚像成像示例 （1）实像成像示例 小孔成像 相机成像 投影仪成像 （2）虚像成像示例 平面镜成像 光的折射成像 放大镜成像 第3节 凸透镜成像的规律 一、凸透镜成像的规律 1.探究凸透镜成像的规律 【实验器材】 光具座、发光二极管（或蜡烛）、凸透镜、光屏等 【实验过程】 用发光二极管作为发光物体，一块白色的硬纸板作为光屏，调节发光物体、透镜和光屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况。 把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距和像距(像到凸透镜的距离)。 把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗?当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置? 把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。 【实验结论】 当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像；当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。这就是凸透镜成像的规律。 【反思与交流】 （1）调整发光二极管（烛焰）、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的使像成在光屏的中央； （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像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①发光二极管（烛焰）、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②发光二极管（烛焰）的位置在透镜的一倍焦距以内；③发光二极管（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，将发光二极管（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）发光二极管比烛焰的优势：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。 2.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 成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。即物体越靠近焦点像越大。 巧记 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；虚像正立同侧，实像倒立异侧；成实像时，物远像近像变小，物近像远像变大；成虚像时，物远像远像变大。 3.凸透镜成像规律的光路分析 （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。 第4节 眼睛和眼镜 一、眼睛 1.眼睛的成像原理 （1）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，把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。视网膜相当于光屏。 （2）成像特点：成倒立、缩小的实像。 2.正常眼睛的调节 看远处物体 看近处物体 睫状体 放松 收缩 晶状体 变薄 变厚 对光的偏折能力 变弱 变强 成像原理图 3.远点、近点和明视距离 （1）远点：能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：能看清的最近的极限点叫做近点。正常眼睛的近点在大约10cm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。 二、近视眼、远视眼及其矫正 近视眼 远视眼 特点 只能看清近处的物体 只能看清远处的物体 成因 晶状体变厚，折光能力太强 晶状体变薄，折光能力太弱 成像位置 视网膜前（选填“上”“前”或“后”） 视网膜后（选填“上”“前”或“后”） 矫正方法 佩戴凹透镜（选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”） 佩戴凸透镜（选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”） 矫正原理 凹透镜使光线发散，折射后光线会聚在视网膜上 凸透镜使光线会聚，折射后光线会聚在视网膜上 规律总结 近厚前凹，远薄后凸 三、眼镜的度数 1.透镜焦度：透镜焦距f的长短标志着折光本领的大小。焦距越短，折光本领越大。通常把透镜焦距的倒数叫作透镜焦度，用Φ表示，即 。 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。 第5节 跨学科实践：制作望远镜 一、望远镜的原理 1.望远镜有不同的类型，其中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。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大。 （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。 （3）望远镜的放大倍率：像物镜和目镜都是凸透镜的望远镜的放大倍率为。其中，是物镜的焦距，是目镜的焦距。 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。 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。 拓展 显微镜 物镜（靠近物体）：相当于投影仪的镜头，成倒立、放大的实像； 目镜（靠近眼睛）：相当于放大镜，成正立、放大的虚像。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 透镜及其应用（知识清单） 思维导图 第1节 透镜 一、凸透镜和凹透镜 1.凸透镜：中间 、边缘 的透镜。 2.凹透镜：中间 、边缘 的透镜。 3.主光轴：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。 4.光心：透镜主轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向 ，这个点叫透镜的光心。 二、透镜对光的作用 1.凸透镜对光有 作用，凹透镜对光有 作用。因此，凸透镜又叫作 透镜，凹透镜又叫作 透镜。 2.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向靠近主光轴方向偏折，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。 三、焦点和焦距 1.凸透镜的焦点和焦距 （1）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。 （2）焦点F到光心O的 叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等。 2.凹透镜的焦点和焦距 （1）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。 （2）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。 3.粗略测量凸透镜的焦距 如图所示，让凸透镜（放大镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放大镜与白纸的距离，直到纸上的光斑最 、最 （这个点就是凸透镜的焦点）。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距。 4.凸透镜的焦距与会聚能力的关系：凸透镜焦距的大小表示其会聚能力的强弱，焦距越小，会聚能力越强；同种光学材料制成的凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短。表面越凸，焦距越短，会聚能力越强。 四、透镜三条特殊光线 凸透镜 通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 凹透镜 经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴 第2节 生活中的透镜 一、照相机 1.构造：镜头：相当于一个 ；胶片：相当于 。 2.原理如图所示： 来自物体的光经过镜头后会聚在照相机暗箱内的胶片上，形成了 、 的 像。 3.成像特点 ①物距 像距；②物近像远像变大，物远像近像变小；③像和物体在镜头 侧。 4.照相机拍摄远近不同的物体 为了使远近不同的景物都能在胶片上形成清晰的像，需要调节镜头到胶片的距离。 ①拍摄近处景物时，镜头往前伸，即增大胶片与镜头之间的距离； ②拍摄远处景物时，镜头往后缩，即减小胶片与镜头之间的距离； ③若想使拍摄的景物的像大一些，可以减小景物与镜头之间的距离；若想拍摄的景物多一些，可以增大景物与镜头之间的距离。 二、投影仪 1.构造：镜头：相当于一个 ；屏幕：相当于 。 2.原理如图所示 3.成像特点 ①投影片到镜头的距离 镜头到屏幕的距离；②投影片离镜头越近时，屏幕上所成的像越大，像到镜头的距离越大；③投影仪在屏幕上所成的像比投影片上图案大；④投影片和它的像在镜头的 侧；⑤投影片在屏幕上所成的像是 、 的 像。 三、放大镜 1.放大镜是凸透镜，放大镜能将小物体放大。 2.原理如图所示 3.放大镜成像特点 （1）物体通过放大镜所成的像是一个 、 的 像； （2）像和物体在凸透镜的 侧； （3）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大； （4）若物体与放大镜的距离增大到一定程度，所成的像便消失了。 四、实像和虚像 1.实像和虚像的比较 实像 虚像 不同点 实像是由实际光线会聚而成的 虚像不是实际光线会聚而成的，而是实际光线的反向延长线的交点 实像总是倒立的（上下倒、左右倒） 虚像总是正立的 实像 用光屏承接 虚像 用光屏承接 相同点 无论是实像还是虚像，都能用眼睛看到，也都能用相机拍成照片。 2.实像和虚像成像示例 （1）实像成像示例 小孔成像 相机成像 投影仪成像 （2）虚像成像示例 平面镜成像 光的折射成像 放大镜成像 第3节 凸透镜成像的规律 一、凸透镜成像的规律 1.探究凸透镜成像的规律 【实验器材】 光具座、发光二极管（或蜡烛）、凸透镜、光屏等 【实验过程】 用发光二极管作为发光物体，一块白色的硬纸板作为光屏，调节发光物体、透镜和光屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况。 把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距和像距(像到凸透镜的距离)。 把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗?当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置? 把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。 【实验结论】 当物距 2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；当物距 2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像；当物距 2倍焦距、 焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像；当物距 焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。这就是凸透镜成像的规律。 【反思与交流】 （1）调整发光二极管（烛焰）、透镜、光屏三者的中心在 ，目的使像成在光屏的中央； （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像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①发光二极管（烛焰）、凸透镜、光屏的中心 同一高度上；②发光二极管（烛焰）的位置在透镜的 以内；③发光二极管（烛焰）的位置在透镜的 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，光屏上得到的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是 的，但亮度会变 些。 （4）成实像时，将发光二极管（烛焰）和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是： 。 （5）发光二极管比烛焰的优势：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。 2.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 成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。即物体越靠近焦点像越大。 巧记 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；虚像正立同侧，实像倒立异侧；成实像时，物远像近像变小，物近像远像变大；成虚像时，物远像远像变大。 3.凸透镜成像规律的光路分析 （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。 第4节 眼睛和眼镜 一、眼睛 1.眼睛的成像原理 （1）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 ，把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。视网膜相当于 。 （2）成像特点：成 、 的 像。 2.正常眼睛的调节 看远处物体 看近处物体 睫状体 放松 收缩 晶状体 变薄 变厚 对光的偏折能力 变弱 变强 成像原理图 3.远点、近点和明视距离 （1）远点：能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：能看清的最近的极限点叫做近点。正常眼睛的近点在大约10cm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。 二、近视眼、远视眼及其矫正 近视眼 远视眼 特点 只能看清近处的物体 只能看清远处的物体 成因 晶状体变 ，折光能力太 晶状体变 ，折光能力太 成像位置 视网膜 （选填“上”“前”或“后”） 视网膜 （选填“上”“前”或“后”） 矫正方法 佩戴 （选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”） 佩戴 （选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”） 矫正原理 凹透镜使光线发散，折射后光线会聚在视网膜上 凸透镜使光线会聚，折射后光线会聚在视网膜上 规律总结 近厚前凹，远薄后凸 三、眼镜的度数 1.透镜焦度：透镜焦距f的长短标志着折光本领的大小。焦距越短，折光本领越大。通常把透镜焦距的倒数叫作透镜焦度，用Φ表示，即 。 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。 第5节 跨学科实践：制作望远镜 一、望远镜的原理 1.望远镜有不同的类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的。靠近眼睛的叫作 镜，靠近被观测物体的叫作 镜。物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个 ，用来把这个像放大。 （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。 （3）望远镜的放大倍率：像物镜和目镜都是凸透镜的望远镜的放大倍率为。其中，是物镜的焦距，是目镜的焦距。 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 ，如图甲所示。 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 ，如图乙所示。 拓展 显微镜 物镜（靠近物体）：相当于投影仪的镜头，成倒立、放大的实像； 目镜（靠近眼睛）：相当于放大镜，成正立、放大的虚像。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $