第三章 光的折射 透镜（举一反三讲义）物理苏科版2024八年级上册

第三章 光的折射 透镜 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1： 2 知识点2： 5 知识点3： 9 知识点4： 5 知识点5： 5 【方法技巧】 12 方法技巧1 透镜对光的作用 12 方法技巧2 凸透镜的成像规律特点 12 方法技巧3 速记近视眼与远视眼的成因与矫正 12 【巩固训练】 12 【学习目标】 1．知道光的折射现象及规律，能列举生活实例（如筷子 “弯折”、池水变浅）。 2．认识凸透镜和凹透镜的光学性质，知道透镜的焦点、焦距概念。 3．了解凸透镜成像规律，知道其在照相机、投影仪、放大镜中的应用。 重点： 1．掌握光的折射规律，能判断光从一种介质斜射入另一种介质时折射光线的方向。​ 2．熟记凸透镜的成像规律（物距与像距、像的虚实/大小/正倒的关系）。​ 3．理解凸透镜在常见光学仪器中的工作原理。 难点： 1．光的折射规律的应用 —— 画光的折射光路图。 2．理解凸透镜成像规律中 “物距变化时像的变化”。 3．区分凸透镜与凹透镜的作用及成像差异。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：光的折射 一、光的折射现象 1、当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中传播方向发生改变的现象叫光的折射。 2、光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质垂直射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。 3、入射光线射入另一种介质时的交点（O），叫入射点；入射光线与法线夹角（α）叫入射角；折射光线与法线的夹角（γ）叫折射角。 4、在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。 二、探究光的折射特点 1、实验目的：探究光的折射特点。 2、实验器材： 激光笔、水槽、一个可折转的光屏、一块玻璃砖、刻度尺、量角器、支架等。 （1）玻璃砖(或水)： 发生光的折射。 （2）激光笔：发出光（光学）。 （3）可折转的光屏：探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面。 3、实验步骤 步骤①如图所示，让光从空气进入水中，观察折射光线、入射光线、法线之间的位置关系。 步骤②比较折射角与入射角的大小。 步骤③改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。 步骤④换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次。 步骤⑤让光从水中斜射到空气中，观察入射角和折射角的变化。 4、实验结论 (1) 三线共面：折射光线与入射光线、法线在同一平面上。 (2) 两线异侧；折射光线和入射光线分居于法线的两侧。 (3) 角不等：折射角不等于入射角(空气中角大) A.光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。 B.光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。 三、根据光的折射定律作光路图 1、光的折射定律 （1）在折射现象中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内（共面）。 （2）折射光线和入射光线分居在法线的两侧（分居）。 （3）当光从空气斜射入水等其他透明物质（玻璃、水晶等）时，折射角小于（大于、小于或等于）入射角；当光从水或其它透明物质斜射入空气时，折射角大于（大于、小于或等于）入射角（不等角，在空气中的角大）。 2、作光的折射光路图，光的折射作图方法 （1）光的折射。 （2）光路可逆性。 【典例1】如图中关于光现象的描述，正确的是（　　） A．图甲中漫反射的反射光线杂乱无章，所以不遵循光的反射定律 B．图乙是茶壶在桌面的倒影，这一现象是由光的折射形成的 C．图丙是炎热夏天沙漠中出现的海市蜃楼景象，它是由光的反射形成的 D．图丁是光的色散现象，说明白光是由各种色光混合而成的 【答案】D 【详解】A．漫反射的反射光线杂乱无章，是因反射面不平所导致的，漫反射也属于光的反射，遵循光的反射定律，故A错误； B．图乙是茶壶在桌面的倒影，属于平面镜成像，这一现象是由光的反射形成的，故B错误； C．海市蜃楼景象是光线经过不均的空气发生了偏折现象，它是由光的折射形成的，故C错误； D．图丁是光的色散现象，白光经过三棱镜时发生了两次折射，被分解成为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同的色光，说明白光是由各种色光混合而成的，故D正确。 故选D。 【典例2】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的现象，其中反射角等于 度，折射角等于 度，分界面的 侧是玻璃。（选填“上”“下”“左”或“右”） 【答案】 70 40 右 【详解】[1][2][3]根据光的反射定律，反射角等于入射角。因为反射光线与入射光线分居法线两侧，且反射角等于入射角，在图中∠AON=∠BON=90°-20°=70° 则可判断NN′为法线，MM′为界面，OC为折射光线。由折射光线和入射光线分别位于法线两侧可得BO为入射光线，则OA为反射光线。从图中可以看出，入射光线与法线的夹角和反射光线与法线的夹角均为70°，所以反射角等于70°。折射角是折射光线与法线的夹角。由图可知，折射光线OC与法线NN′的夹角为90°-50°=40° 所以折射角等于40°。根据光的折射规律，光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。在本题中，折射角40°小于入射角70°，说明光是从空气斜射入玻璃中，所以分界面的左侧是空气，右侧是玻璃。 【典例3】如图所示，水中有一光源，它发出的光斜射入空气中，在水面同时发生反射和折射，反射光线如图中所示，若与水面的夹角为60°，请完成以下问题： （1）请在图中画出相应的入射光线； （2）画出折射光线大致的传播径迹； （3）标出入射角的大小。 【答案】 【详解】由图知，OA与水面的夹角为60°，则反射角等于 由光的反射定律知，入射角等于30°。过反射点O垂直于界面作出法线，然后根据反射角等于入射角在法线的右侧水中即可作出入射光线。根据光从水中斜射入空气中折射角大于入射角画出折射光线，在法线左侧空气中画出折射光线。如图所示： 【变式1】如图所示，起初茶碗看起来是空的，但当小明慢慢往茶碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币。能正确表示所看到现象的光路图是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】B 【详解】当慢慢往茶碗中倒水时，能看到原本 “空” 碗里的硬币，是因为硬币反射的光从水中斜射入空气中时发生了折射。 光的折射规律是：光从水（或其他介质）斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入射角。人眼看到硬币，光路箭头必须是从水中射向人眼。 故选B。 【变式2】“让我们荡起双桨，小船儿推开波浪，海面倒映着美丽的白塔，四周环绕着绿树红墙……红领巾迎着太阳，阳光洒在海面上，水中鱼儿望着我们，悄悄地听我们愉快歌唱。”这是一首耳熟能详的歌曲，其中，看到墙是“红色的”，是因为墙壁能够 （选填“反射”或“吸收”）红色光；水中鱼儿看到的“我们”是 （选填“实像”或“虚像”）。 【答案】 反射 虚像 【详解】[1]透明物体的颜色是由它透过的色光决定的，不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的，即不透明的物体只能反射与自身相同的色光，所以红墙反射红光。 [2]光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会偏折，发生折射现象，水中鱼儿看到的“我们”是在折射光线的反向延长线上，由于光的折射，看到的“我们”是折射的虚像。 【变式3】如图所示，傍晚时公园的一盏路灯S正在发光，路灯上方恰好有一个平面镜MN，S发出的光被MN反射后射入水中，请画出： （1）路灯S在平面镜中所成的像； （2）经MN反射后过A点的反射光线OA并完成反射光路； （3）OA照射到水池底的光路图。 【答案】 【详解】（1）根据平面镜成像特点，像与物的连线与平面镜垂直，像到镜面的距离与物到镜面的距离相等。用虚线过S作MN垂线并延长至，使到平面镜的距离等于S到平面镜的距离，作出像点，标注垂足。 （2）连接与相交于点，光线是S射向MN的光线经反射后的过A点的反射光线，、用实线连接，连线为虚线，即为入射光线，入射光线、反射光线标注箭头。 （3）延长至水面与水面交于，即为入射点，过入射点用虚线作水面的垂线，该垂线即为法线，标注垂足。光线从空气斜射入水中时在水面处发生折射，根据光的折射定律，折射角小于入射角，在水中的折射光线向靠近法线方向偏折，过点用实线作出折射光线，折射光线射向池底的点，标注箭头。如图所示： 【变式4】如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° (1)分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）： 。 (2)根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）30°。 (3)当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 。 【答案】(1)见解析 (2)小于 (3)45° 【详解】（1）由表格数据可知，当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，且随着入射角的增大，折射角也在增大。 （2）由表格数据可知，当光由空气斜射入玻璃中时，随着入射角的增大，折射角也增大，当入射角等于30°时折射角为20.7°，当入射角等于45°时折射角为30°，所以当入射角等于35°时折射角大于20.7°且小于30°。 （3）由表格数据可知，当光由空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角，且当入射角等于45°时，折射角为30°。根据光路的可逆性知，当光由玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，且当入射角等于30°时，折射角为45°。 知识点2：透镜 一、透镜的种类与辨别 1、透镜是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（远视镜镜片，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、凹透镜与凸透镜的辨别 （1）触摸法：用手摸，凸透镜：中间厚两边薄，凹透镜：中间薄两边厚。 （2）成像法；放在书上的字上，放大是凸透镜，缩小是凹透镜。 （3）太阳聚焦法：把透镜放在阳光下，再放一张白纸在透镜下，若能在纸上找到一个很亮的点（焦点）即为凸透镜，否则为凹透镜。 二、透镜对光的作用 1、凸透镜有会聚光线作用，所以凸透镜也叫会聚透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸（或正弯月形）等形式，凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜，较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用，这与透镜的厚度有关。 2、凹透镜有发散光线作用，所以凹透镜也叫发散透镜。凹透镜对光有发散作用；平行光线通过凹球面透镜发生偏折后，光线发散，成为发散光线，不可能形成实性焦点，沿着散开光线的反向延长线，在投射光线的同一侧交于F点，形成的是一虚焦点（凹透镜有两个虚焦点）。 3、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。 过光心的光线 （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。 图平行于主轴的光线 （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。 过焦点的光线 【例4】一束光沿着平行于主光轴的方向射到凸透镜上，如图，则光路图正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据凸透镜的三条特殊光线可知，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，故A正确，BCD错误。 故选A。 【例5】一家汽车美容店的门口，贴着如表所示的“爱车小贴士”，这是因为留在车身上的水滴相当于 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用，在车身局部形成高温，导致车漆失去光泽。 爱车小贴士 烈日下洗车须及时擦干，否则会导致车漆失去光泽。 【答案】 凸透镜 会聚 【详解】[1][2]车身上水滴的形状特点：水滴中间厚、边缘薄。凸透镜对光有会聚作用，能使平行于主光轴的光线会聚于一点，也就是能把光线会聚起来。当阳光等光线照射到车身上的水滴时，水滴（相当于凸透镜）将会聚光线，使光线会聚在车身的局部位置，导致该局部位置温度升高，长时间这样就会使车漆失去光泽。 【例6】完成下面光学仪器的光路图。 【答案】 【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，如图所示： 【变式1】“猴子捞月”的故事中猴子为什么不可能捞到“掉入”水中的月亮？下列现象中与此原理相同的是（　　） A．通过门上的“猫眼”观看门外的访客 B．戴上近视镜后就能够看清黑板上的字了 C．舞蹈室内，舞者对着镜子调整自己的舞姿 D．手在墙上形成“手影” 【答案】C 【详解】“猴子捞月”属于平面镜成像，是由光的反射形成的； AB．“猫眼”、近视镜是凹透镜，对光线具有发散作用，利用的是光的折射，故AB不符合题意； C．舞者对着镜子调整自己的舞姿，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故C符合题意； D．手在墙上形成“手影”是由光的直线传播形成的，故D不符合题意。 故选C。 【变式2】如图所示，小明在探究光的色散现象时，看到白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、 、紫的色带，小明对产生的原因进行了思考，认识到三棱镜对不同的单色光偏折程度是不同的。受此启发，小明想：如果用一束红光和一束紫光分别平行于同一个凸透镜的主光轴射入，应该会看到红光照射时凸透镜的焦距 紫光照射时凸透镜的焦距（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】 靛 大于 【详解】[1]由光的色散可知，白光经三棱镜折射后，被分成七种色光，分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。 [2]由图可知，经三棱镜后，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，紫光的焦点离透镜近，所以红光的焦距大于紫光的焦距。 【变式3】请将图中的光路补充完整。 【答案】 【详解】经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴，其入射光线延长线过另一侧焦点； 过光心的光线，经凹透镜折射后，传播方向不改变。如图所示： 知识点3：凸透镜成像的规律 一、凸透镜成像规律及应用 1、凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图 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） a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f c.0﹤u﹤f d.u=2f 凸透镜成像规律需要牢记，同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀：“物大焦， 倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。 2、凹透镜成像规律：如图所示，凹透镜始终成缩小、正立的虚像。 3、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 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 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 二、探究凸透镜成像规律实验 1、实验目的：探究凸透镜成像特点与规律。 2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴。 3、器材作用 （1）凸透镜：实验主体。 （2）光具座：固定光屏、蜡烛与凸透镜在同一直线上。 （3）蜡烛：光源（物体）。 （4）火柴：点燃蜡烛。 （5）光屏：承接成像。 4、实验步骤 步骤①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 步骤②把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 步骤③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 步骤④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像。 步骤⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，看在光屏上还能否成像。 步骤⑦记录数据。 步骤⑧整理实验器材。 【例7】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．这个清晰的像是倒立、缩小的实像 B．此凸透镜的焦距可能为15cm C．将蜡烛移动到25cm刻度处，向右移动光屏，光屏上再次得到的清晰的像将变大 D．保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移动到65cm刻度线处，光屏上成倒立缩小的像 【答案】D 【详解】A．由图可知，刻度尺的分度值为1cm，此时物距u=50.0cm−35.0cm=15.0cm 像距v=80.0cm−50.0cm=30.0cm 因为像距大于物距，根据凸透镜成像规律，当f<u<2f 时，v>2f，成倒立、放大的实像，故A错误； B．由上述分析可知，此时成倒立、放大的实像，则满足f<u<2f，v>2f，即f<15.0cm<2f且30.0cm>2f 解不等式可得7.5cm<f<15.0cm 所以此凸透镜的焦距不可能为15cm，故B错误； C．将蜡烛由35cm刻度线处移动到25cm刻度线处，物距变大。根据凸透镜成实像规律“物远像近像变小”，物距增大时，像距应变小，像也变小。所以向左移动光屏，使像距变小，光屏上再次得到清晰的像将变小，故C错误； D．原来物距u=15.0cm，像距v=30.0cm，保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移动到65cm刻度线处，此时物距u' = 65.0cm - 35.0cm=30.0cm 像距v' = 80.0cm - 65.0cm = 15.0cm 根据光路可逆，此时应成倒立、缩小的实像，故D正确。 故选D。 【例8】凸透镜的焦距为10厘米，将发光体放在离透镜25厘米的主光轴上，所成的像是倒立、 的 像（选填“放大”、“等大”或“缩小”），像到透镜的距离 20厘米（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】 缩小 实 小于 【详解】[1][2][3]将发光体放在离透镜25厘米的主光轴上，此时物距满足大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像，此时像距应处于一倍焦距和二倍焦距之间，即像到透镜的距离小于20厘米。 【例9】娇娇同学利用才购买的光学学生实验箱进行“凸透镜成像规律”的探究。 (1)测量凸透镜焦距时，娇娇将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，移动光屏，直至在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜的焦距为 cm； (2)然后将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整蜡烛的烛焰、凸透镜及光屏三者的中心，使其大致在同一高度，目的是使像成在光屏的 。 【答案】(1)10.0 (2)中央 【详解】（1）用平行光作光源，通过凸透镜在光屏上得到一个最小最亮的光斑，光斑的位置即焦点的位置，焦点到光心的距离为焦距；由图可知，刻度尺的分度值是1cm，该凸透镜的焦距为 （2） 实验时调整烛焰、凸透镜及光屏三者的中心，使其大致在同一高度，使像成在光屏中央，便于观察和记录成像情况。 【变式1】在研究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛距凸透镜20cm时，在光屏上成倒立放大的实像，则凸透镜的焦距可能是（　　） A．5cm B．10cm C．15cm D．20cm 【答案】C 【详解】当蜡烛距凸透镜20cm时，在光屏上成倒立放大的实像；则f＜20cm＜2f 所以f的范围是10cm＜f ＜20cm 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式2】小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，首先调节烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心在 ，随后在实验过程中测量了多组物距和像距的值，多次测量的目的是 （选填“求平均值减小误差”或“得到普遍规律”）。 【答案】 同一高度 得到普遍规律 【详解】[1]为了能清晰的观察像的特点，应使像成在光屏中央，所以调节烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心在同一高度。 [2]在实验过程中测量了多组物距和像距的值，是为了探究凸透镜成像规律，所以多次测量的目的是得到普遍规律。 【变式3】小娟同学在做探究凸透镜成像规律实验时，蜡烛和光屏的位置如图所示，此时在光屏上得到了倒立、等大、清晰的实像。 (1)接下来小娟把蜡烛移动到刻度处，则应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，光屏上可以得到倒立、 （选填“缩小”、“等大”或“放大”）、清晰的实像，生活和工作中的 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是运用了这个成像原理； (2)随后小娟发现蜡烛燃烧有异味，请教了老师，老师认为可利用LED灯替代蜡烛，并组织同学们讨论LED灯替代蜡烛作为光源的好处，你认为使用LED灯除了没有异味外，其它的好处是 。 【答案】(1) 右 放大 投影仪 (2)成像稳定 【详解】（1）[1][2][3]对于凸透镜，当物距等于像距等于两倍焦距时成倒立、等大的实像，由图可知物距 解得焦距。当把蜡烛移动到刻度处时，物距 此时物距大于一倍焦距且小于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知此时成倒立、放大的实像，应用是投影仪。物距变小，根据凸透镜成实像的规律“物近像远像变大”可知应将光屏向右移动。 （2）LED灯相比蜡烛，不会像蜡烛燃烧那样产生异味；而且LED灯亮度稳定，不像蜡烛会因燃烧变短、晃动等导致成像不稳定。 知识点4：透镜的应用 一、眼睛及其视物原理 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）。 2、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））。 3、视角：被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫视角。如图所示视角的大小和物体到眼睛的距离，物体越大，或离眼睛越近，视角越大。 二、近视眼和远视眼的成因与矫正办法 1、近视眼 （1）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。 （2）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）近视眼特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。 （4）近视眼原因：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。 2、远视眼 （1）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。 （2）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。 （3）远视眼特点：远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。 （4）远视眼原因：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。 三、望远镜与显微镜 1、显微镜：显微镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们对物体进行两次放大。 普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理，经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜（凸透镜1）成像，这时候的物体应该在物镜(凸透镜1）的一倍焦距和两倍焦距之间,成的像应该是放大、倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,第二次成的像应该是一个虚像，这样像和物才在同一侧，因此第一次成的像应该在目镜（凸透镜2）的一倍焦距以内，这样经过第二次成像，第二次成的像是一个放大的正立的虚像。 2、望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（目镜和物镜）组成，它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。 望远镜的成像原理是：物镜的作用是得到远处物体的实像，由于物体离物镜非常远，所以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜汇聚后，就在物镜焦点以外，在离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实像又位于目镜的焦点以内，所以目镜起了放大镜的作用，目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。 【例10】小龙正在用放大镜观察邮票细节，下列判断正确的是（　　） A．放大镜是凹透镜 B．透过放大镜看到的是图案正立、放大的虚像 C．能从不同方向看到邮票，说明光在邮票上发生的是镜面反射 D．放大镜离邮票的距离应大于一倍焦距，小于二倍焦距 【答案】B 【详解】ABD．放大镜的镜片是一个凸透镜，根据凸透镜成像的规律可知，当u<f时，凸透镜作为放大镜可以成正立、放大的虚像，故B正确，AD错误； C．能从不同方向看到邮票，说明反射光线向四面八方反射，所以光在邮票上发生的是漫反射，故C错误。 故选B。 【例11】如图所示，鱼缸中只有一条小鱼，而眼睛从A点可以观察到两条，一条鱼的位置变浅，另一条鱼变大。前者是由于 形成的 像（选填“实”或“虚”）；后者是由于鱼缸的 侧部分（选填“左”或“右”）相当于 而形成的虚像。 【答案】 折射 虚 右 放大镜 【详解】[1][2]我们看到的第一条鱼，不是鱼的实际位置，而是由于光的折射形成的一个虚像。由于光线从水中斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，所以看到的鱼的位置变浅。 [3][4]我们看到的另一条鱼变大，这是因为鱼缸的右侧部分相当于一个凸透镜，鱼恰好在焦距以内，所以成一个正立放大的虚像，与放大镜的作用相同。 【变式1】2021年12月9日“天宫课堂”第一课开讲。宇航员王亚平做了水球成像实验（如图），当往水球中央添加一个气泡时（如图甲），可看到一个正立缩小和一个倒立缩小的头像（如图乙）。下列说法中正确的是（    ） A．水球只能成倒立的像 B．气泡把水球内圈变为两个凸透镜的组合 C．失重环境下透镜成像规律与地面上的相同 D．图乙中倒立的像与投影仪成像原理相同 【答案】C 【详解】AB．中央加气泡之后，水球因此被气泡变为了两部分，中间是空气，气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两个透镜，外圈部分的凸透镜虽然没有原来完整，但对光线仍然有会聚作用，依然能够成像，只不过透过的光线变少了而已，所以依然呈现出一个倒立缩小的像；内圈相当于变成了两个凹透镜的组合，所以这个时候中间部分又出现了一个正立、缩小的像，所以此时可以在水球中同时看到一正一倒的两个缩小的像，故AB错误； C．透镜的成像规律与失重状态无关，失重环境下透镜成像规律与地面上的相同，故C正确； D．图乙中倒立缩小的像与照相机的成像原理相同，故D错误。 故选C。 【变式2】我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的是 像。（请具体填写像的正立或倒立、放大或缩小及虚实情况） 【答案】倒立、缩小的实 【详解】从空中拍摄地面物体时，此时的物距大于二倍焦距，由凸透镜成像规律可知，物体在光电传感器上形成倒立、缩小的实像。 【变式3】在“探究凸透镜成像规律”的实验中。 (1)如图，把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，并将烛焰、光屏的中心和凸透镜中心调到 ； (2)固定凸透镜的位置，将蜡烛放在距离凸透镜较远处，此时应移动 直至出现最清晰的像，记录物距、像距、像的性质； (3)改变物距，重复上述操作，多次实验： 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 60 20 倒立、缩小、实像 2 30 30 倒立、等大、实像 3 20 倒立、放大、实像 分析数据可知：凸透镜焦距f为 cm；当物距u为20cm时，像距v为 cm；当物距大于凸透镜焦距时，物距减小，所成的像 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (4)在实验过程中，小明借来老师的眼镜，将其放在蜡烛和凸透镜之间，再向右移动光屏，光屏上的像又变清晰了，这说明老师戴的是 （选填“近视”或“远视”）眼镜。 【答案】(1)同一高度 (2)光屏 (3) 15 60 变大 (4)近视 【详解】（1）实验时，把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，并调整凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度上，这样做的目的是使物体的像能够成在光屏的中心。 （2）根据实验步骤，固定好凸透镜和蜡烛的位置，然后移动光屏找像，直至出现最清晰的像。 （3）[1]由表中数据可知，u=v=30cm，根据u=v=2f，成倒立、等大的实像，即2f=30cm，故该凸透镜的焦距为f=15cm。 [2]当物距u为20cm，此时物距等于第1次实验的像距，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，像距为第1次实验的物距，即v=60cm。 [3]当物距大于凸透镜焦距时，成实像，根据凸透镜成实像时的规律，物近像远像变大，物远像近像变小，此时物距减小，像距变大，所成的像变大。 （4）在实验过程中，小明借来老师的眼镜，将其放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的像变模糊了，再向右移动光屏，光屏上的像又变清晰了，说明该眼镜对光线具有发散作用，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像，近视眼镜是凹透镜。 知识点5：人眼看不见的光 一、红外线 1、红外线：在光谱中波长自760nm至400μm的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线；太阳光谱中，红光的外侧存在看不见的光线，这就是红外线。 2、科学研究表明：太阳向地球辐射的热主要以红外线的形式传送到地球上的。自然界的物体都在不断地向外辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线超强。 3、红外线作用 （1）有热效应；（2）穿透云雾的能力强；（3）治疗作用。 4、红外线的应用 （1）红外线加热；（2）红外线照相；（3）红外线医疗；（4）红外线遥感；（5）红外线夜视仪。 二、紫外线 1、紫外线：来自太阳辐射的一部分，由紫光外光谱区的三个不同波段组成，从短波的紫外线C到长波的紫外线A。 2、自然界的主要紫外线光源是太阳，太阳光透过大气层时波长短于290nm米的紫外线为大气层中的臭氧吸收掉，紫外线是由原子的外层电子受到激发后后产生的。 3、紫外线应用 （1）化学：涂料固化，颜料固化，光刻 （2）生物学：紫外线灭菌法，促进植物生长，诱杀蚊虫 （3）仪器分析：矿石，药物，食品分析 （4）应用：人体保健照射，诱杀害虫，油烟氧化，光触酶（二氧化钛） 【例12】人们常用“上下天光，一碧万顷”，形容水中倒影使天水连成一片。下列现象或应用中与水中倒影原理相同的是（　　） A．手影游戏 B．太阳灶 C．光的色散 D．验钞机 【答案】B 【详解】水中倒影是光的反射现象。太阳灶是利用凹面镜将太阳光反射会聚于焦点来加热物体的，与水中倒影原理相同；而手影游戏是光的直线传播现象，光的色散是光的折射现象，验钞机是利用紫外线能使荧光物质发光制成的，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【例13】太阳光经过三棱镜后，被分解成各种色光这是光的 现象，验钞机发出的“光”是 。 【答案】 色散 紫外线 【详解】[1]太阳光是混合光，由各种色光混合而成的，经过三棱镜可以分散为各种色光，这种现象叫光的色散。 [2]紫外线的主要特征是化学作用，可以杀菌消毒，使荧光物质发光等。因此验钞机发出的“光”是紫外线。 【变式1】医院救护病人时，医生、护士所采取的措施和用到的器材中，包含着许多物理知识。下列说法正确的是（　　） A．用听诊器诊断病人的心跳声和呼吸声，是利用声音能传递能量 B．最普遍采用的“体温枪”是利用紫外线测体温 C．护士会在高烧病人额头擦酒精为病人降温，说明酒精蒸发时吸热 D．红外线是一种不可见光，不能在真空中传播 【答案】C 【详解】A．用听诊器诊断病人的心跳声和呼吸声，是利用声音能传递信息，故A错误； B．红外线的特点是热作用强，可用于遥控、测温枪等，则“体温枪”是利用红外线测体温，故B错误； C．在高烧病人额头擦酒精为病人降温，是因为酒精在通常情况下容易蒸发，而蒸发过程需要吸收热量，故C正确； D．不可见光包括红外线和紫外线，光的传播不需要介质，所以红外线可以在真空中传播，故D错误。 故选C。 【变式2】天然紫外线的重要来源是 ，地球周围大气层上部的臭氧层可吸收紫外线，使得阳光中的紫外线大部分不能到达地面，这样就防止人类受过量的紫外线照射。有一种治疗近视眼的手术，采用激光对角膜进行处理，使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得 些（选填“强”或“弱”）。 【答案】 太阳 弱 【详解】[1]位于红光外侧的是红外线，位于紫光外侧的是紫外线，它们都属于不可见光，地球上的天然紫外线主要来源于太阳光。 [2]近视眼是像成在视网膜前，原因是晶状体过厚或眼睛的前后距离过长，若是晶状体过厚，可以对晶状体和角膜构成的透镜进行手术，使其变薄，对光的偏折能力变弱，使成的像后移到视网膜上。 【方法技巧】 方法技巧1 透镜对光的作用 会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散 （1）会聚作用是指能使光汇拢，但汇拢后的光不一定会变成会聚光。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光发散程度变小了，但该光束依然发散。 （2）发散作用是指能使光发散，但发散后的光并不一定是发散光。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后依然是会聚光，还能会聚于一点。 方法技巧2 凸透镜的成像规律特点 1、凸透镜成像规律与图像结合 解答此类试题时，要明确二倍焦距处是成放大和缩小实像的分界点，当u=v=2f 时，物体成倒立、等大的实像。然后在图上找到对应点，求出焦距，然后根据凸透镜成像规律即可求解。 2、不完整凸透镜成像情况：凸透镜成像时，如果凸透镜坏掉一部分或者遮挡一部分，都会成完整的像，只是所成的像亮度变暗。 方法技巧3 速记近视眼与远视眼的成因与矫正 1、记忆“八字诀”：近厚远薄（成因：近视眼的晶状体太厚，远视眼的晶状体太薄）；近凹远凸（矫正：近视眼需要佩戴凹透镜，远视眼需要佩戴凸透镜）。 2、可以理解记忆为：近视眼的晶状体太厚，折光能力太强，需要佩戴有发散作用的凹透镜；远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱，折光能力太弱，需要佩戴有聚光作用的凸透镜。 【巩固训练】 1．小敏散步时看到了李白诗中“对影成三人”的真实场景：一只白鹭站在水中，形成了如图的两个“影”。下列说法正确的是（　　） A．影子是光的反射形成的 B．倒影是光的折射形成的 C．两个“影”形成原理相同 D．倒影是白鹭等大的虚像 【答案】D 【详解】ABC．影子是光的直线传播形成的，倒影是光的反射形成的，两者的成像原理不同，故ABC错误； D．平静的水面相当于平面镜，倒影是平面镜成像现象，成的是等大的、正立的虚像，故D正确。 故选D。 2．对光现象的解释错误的是（　　） A．“小孔成像”所成的像是倒立的实像 B．人远离平面镜时，平面镜中的像越来越小 C．照相机拍照时，成倒立、缩小的实像 D．今年疫情期间使用的红外测温仪是利用人体辐射的红外线，进行温度测量 【答案】B 【详解】A．“小孔成像”所成的像是由于光的直线传播而形成的倒立的实像，故A正确，A不符合题意； B．平面镜成的像，像和物体大小相等，人远离平面镜时，平面镜中的像大小不变，故B错误，B符合题意； C．照相机拍照时，物体应在镜头的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，故C正确，C不符合题意； D．所有物体都在不断向外辐射红外线，温度越高，辐射越强，红外测温仪是利用人体辐射的红外线，进行温度测量，故D正确，D不符合题意。 故选B。 3．大闸蟹营养丰富，深受欢迎！如图是小明在海鲜市场用手机拍摄的大闸蟹，手机摄像头相当于凸透镜（　　） A．拍照时，大闸蟹应位于凸透镜2倍焦距以外 B．光屏上成倒立、放大的实像 C．光屏上成正立、缩小的虚像 D．要使光屏上的像大一些，只需将手机摄像头远离大闸蟹 【答案】A 【详解】ABC．手机摄像头相当于凸透镜，拍照时，物距大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律，成倒立、缩小的实像，所以大闸蟹应位于凸透镜2倍焦距以外，故A符合题意；BC不符合题意； D．根据凸透镜成像规律，物近像远像变大，要使像大一些，应将手机摄像头靠近大闸蟹，减小物距，同时镜头向前伸，增加像距，故D不符合题意。 故选A。 4．如图所示为同学们学习光学知识时的小制作，其中说法不正确的是（　　） A．自制针孔照相机的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播的规律 B．自制潜望镜的原理是光的反射定律 C． 图中自制昆虫观察箱中，我们可以看到昆虫尾部和腹部的实像 D．自制照相机所成的是倒立缩小的实像 【答案】C 【详解】A．针孔照相机其成像原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。来自物体的光线，沿直线通过小孔，在半透明纸上形成一个倒立的实像。故A正确，不符合题意； B．潜望镜由两块互相平行的平面镜组成。光线经过两块平面镜的两次反射，改变了传播方向，从而使人能看到障碍物另一侧的景物。其原理是光的反射。故B正确，不符合题意； C．昆虫观察箱利用了平面镜成像。平面镜成的是正立、等大的虚像，而不是实像。通过下方的平面镜可以看到昆虫腹部的虚像，通过后方的平面镜可以看到昆虫背部的虚像。题中说看到的是实像，故C错误，符合题意； D．自制照相机其核心部件是凸透镜。照相机的原理是当物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像。半透明纸相当于光屏，用来接收这个实像。故D正确，不符合题意。 故选C。 5．如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图所示，这五块玻璃a、b、c、d、e中，属于凹透镜的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】C 【详解】分析比较图中5个透镜，其中a、b、d、e四个透镜中央厚、边缘薄，属于凸透镜，c透镜中央薄、边缘厚，属于凹透镜，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 6．在用凸透镜观察物体的活动中，甲、乙、丙、丁是通过凸透镜所看到的插图的像。若凸透镜先贴着插图然后逐渐远离，关于凸透镜与插图之间的距离，下列判断正确的是（    ） A．图甲最小，图丙最大 B．图乙最小，图丙最大 C．图甲最小，图丁最大 D．图丙最小，图甲最大 【答案】B 【详解】凸透镜成像时，实像都是倒立的，虚像是正立的，所以图甲、丙、丁是实像，图乙是虚像。物距小于一倍焦距时，成虚像；大于一倍焦距时，成实像，故凸透镜与插图之间的距离最小的是乙； 凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，像变小，故像越小，物距越大，即丙图像最小 ，其凸透镜与插图之间的距离最大。故ACD错误，B正确。 故选 B。 7．一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。以下描述无误的是（　　） A．BO是入射光，OC是折射光 B．∠NOB是反射角，∠NOC是折射角 C．∠AOM等于∠BON D．若光沿CO入射，将沿OA和OB射出 【答案】C 【详解】过入射点O作垂直于界面的垂线即为法线PQ，如图所示： AB．根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入其它透明介质时，折射角小于入射角，可知AO为入射光线、OB为反射光线，OC为折射光线，则∠AOP是入射角，∠BOP是反射角，∠COQ是折射角，故AB错误； C．根据光的反射规律，反射角等于入射角，即∠BOP=∠AOP，因而其余角∠AOM一定等于∠BON，故C正确； D．根据光路是可逆的可知，光若沿CO入射，将沿OA射出，但反射光线在水中，不是OB，故D错误。 故选C。 8．在研究凸透镜成像规律时，将焦距为15cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图所示），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（　　） A．光屏上所成的是倒立、等大的实像 B．光屏上所成的是倒立、缩小的实像 C．光屏上所成的是倒立、放大的实像 D．光屏一定位于60cm~70cm刻度之间 【答案】A 【详解】由于凸透镜的焦距f=15cm，物距u=50.0cm-20.0cm=30.0cm=2f，在光屏上所成的是倒立、等大的实像，此时光屏在80cm刻度处，故A正确，BCD错误。 故选A。 9．如图所示是一种测量焦距的方法：当一束平行于主光轴的光经过凸透镜后，在光屏上形成了一个 的光斑，这个就是凸透镜的焦点，说明凸透镜对光具有 作用，凸透镜的焦距是 cm.    【答案】 最小最亮 会聚 11.0 【详解】[1][2]根据凸透镜的特点可知，当一束平行于主光轴的光经过凸透镜后，在光屏上会形成了一个最小最亮的光斑，这个就是凸透镜的焦点，说明凸透镜对光具有会聚作用。 [3]焦点到凸透镜光心的距离为焦距，通过读数可知，凸透镜的焦距为 10．如图1所示，对光的会聚作用较强的是 （选填“A”或“B”）透镜；图2中烛焰通过凸透镜A恰好在光屏上成清晰的像（未画出），若保持蜡烛和透镜的位置不动，将凸透镜A换成B，则应向 （选填“左”或“右”）移动光屏才能呈现清晰的像。 【答案】 B 左 【详解】[1]由图可知，透镜B对光线的偏折能力更强，所以对光的会聚作用较强的是B透镜。 [2]将凸透镜A换成B，对光线的偏折能力变强，所成像在光屏左方，所以应该向左移动光屏。 11．如图所示，小明在a处看到b处有条鱼，如果他要网住这条鱼，则渔网应伸向 处；如果他要在a处用手电筒的光照亮水里的鱼，则手电筒的光应照向 处。（两空均选填“b、c、d、e”） 【答案】 d b 【详解】[1]小明看到的鱼（b处），是鱼反射的光从水中斜射入空气中时发生折射，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线看去，看到的是鱼的虚像，且虚像的位置比实际鱼的位置更浅。所以实际鱼的位置在b的下方更靠近水底的位置，因此渔网应伸向 d处。 [2]根据光路可逆原理，光从空气斜射入水中时，也会发生折射。要照亮鱼（实际位置），手电筒的光应照向人眼看到的鱼的虚像位置（b处），光进入水中后会折射到鱼的实际位置。所以手电筒的光应照向b处。 12．假期到了，公园里游人如织，其中三位游客在同一地点，分别用不同型号的A、B、C相机，分别对着同一个亭子各拍的照片如图甲、乙、丙所示。拍照时景物到照相机的距离 （填：“大于”、“小于”或“等于”）照相机二倍焦距；A、B、C相机的镜头焦距大小关系是 （用fA、fB、fC表示）。 【答案】 大于 fA>fB>fC 【详解】[1]照相机的成像原理是：当物距（景物到照相机的距离）大于二倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像。所以拍照时景物到照相机的距离大于照相机二倍焦距。 [2]在物距相同的情况下（三位游客在同一地点拍同一个亭子，物距相同），根据凸透镜成像规律，在物距相同时，焦距越大，像距越大，成像也越大。观察甲、乙、丙三图，甲图中亭子的像最大，丙图中亭子的像最小，所以fA＞fB＞fC。 13．冬天是病毒性感冒的高发季，勤洗手是降低病毒感染的有效防护措施。在很多公共卫生间都配有自动感应水龙头和自动热风干手机。当手对着水龙头的感应窗时，水会自动流出，这是因为感应窗内的接收器接收到人体向外辐射的 （选填“红外线”或“紫外线”）后，实现控制出水。洗完手后，将手放在热风干手机下吹热风，手上的水很快就干了，这是通过提高水的温度和 ，从而加快水的蒸发。 【答案】 红外线 空气流动速度 【详解】[1]当手对着水龙头的感应窗时，水会自动流出，感应窗内的接收器接相当于水龙头的开关，感应窗内的接收器接收到人体向外辐射的红外线后，实现控制出水。 [2]洗完手后，将手放在热风干手机下吹热风，能提高水的温度和空气流动速度从而加快水的蒸发，手上的水很快就干了。 14．如下图2条射向凹透镜的光线，请完成光路图。 【答案】 【详解】射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出，过光心的光线传播方向不变，如图所示： 15．如图所示，凸透镜的主光轴与水面重合，F是凸透镜的焦点，水面下的点光源P发出一束光，经平面镜M反射后恰过F点，然后经过凸透镜射出。请画出完整的光路图。 【答案】 【详解】根据平面镜成的像与物体关于镜面对称，作出光源P的对称点P'，连接FP'与镜面的交点O'为入射点，连接PO'为入射光线，O'F为反射光线；O'F从水中进入空气时发生折射，折射角大于入射角，过点F作出法线和折射光线；折射光线经过凸透镜再次发生折射，由过焦点的光线经过凸透镜后平行于主光轴可知，出射光线平行于主光轴，如图所示： 16． (1)光线L射到某平面镜上，使其沿水平方向传播，如图所示，请在图中画出平面镜（图中要显示作图痕迹）。 (2)图中，OB为反射光线，请画出它的入射光线和折射光线的大致方向。 (3)如图所示，一个人站在河岸上，眼睛B刚好可以看到对岸上发射塔在水中倒影的塔尖。请画出反射光路图； 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1） 作出图示中入射光线和反射光线的夹角的角平分线，即为法线，因为在光的反射中，反射角等于入射角。平面镜与法线垂直，据此作出平面镜，作图如下： （2） 过入射点O作出水面的垂线，即为法线，在光的反射现象中反射角等于入射角，作出入射光线AO，而光由空气斜射向水中时，折射角小于入射角，可大致作出折射光线OC，作图如下： （3） 首先作出A点关于水面的对称点A'，即A的虚像；然后连接A'B作出反射光线，并找到入射点O，最后连接A点和入射点，即入射光线。注意水面下的线用虚线，并标正确箭头的方向，如图所示： 17．如图是小宇“探究光的折射特点”实验装置，通过多次实验得到如下表数据： 入射角 折射角 (1)当光从空气斜射入水中时，折射角 （选“大于”“小于”或“等于”）入射角，入射角增大，折射角 （选填“增大”“减小”或“不变”）． (2)小宇让一束光沿着图中方向射向水面时，发现光线沿着方向折射进入空气，这表明光的折射现象中，光路是 的． (3)小宇接着又完成了光从空气斜射进玻璃和从玻璃斜射入空气的实验，他这样进行多次实验的目的是为了 ． 【答案】(1) 小于 增大 (2)可逆 (3)寻找普遍规律 【详解】（1）[1][2]读数据记录可以发现光由空气进入水中时，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角也跟着增大，但总小于入射角。 （2）让光沿着上次折射光线的路径射向入射点，折射光线从入射点沿原来入射光线的路径射出，这说明光路是可逆的。 （3）为了探寻普遍规律，就要多次进行实验。 18．在探究凸透镜成像规律时，如图甲所示，将凸透镜A固定在光具座上35cm刻线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像；将凸透镜A换为凸透镜B并保持蜡烛和凸透镜位置不变，移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示。 (1)请根据实验现象和凸透镜成像规律判断：凸透镜A的焦距 （填“大于”“小于”或“等于”）凸透镜B的焦距； (2)某学生利用其中一个凸透镜做“探究凸透镜成像规律”实验时，在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图丙所示的六种烛焰的清晰像，请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的像进行排序，正确顺序为 ； (3)小刚实验小组更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了如图丁所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数和物距倒数的对应关系．根据图像信息可知该小组所用凸透镜的焦距为 cm； (4)如图戊所示，将蜡烛放在图示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛______。 A．不能成像 B．能成一个像 C．能成两个像 D．能成三个像 【答案】(1)小于 (2)②①③⑤⑥④ (3)12.5 (4)C 【详解】（1）由图可知物距 甲图中凸透镜A成倒立、缩小的实像，其物距应大于二倍焦距，即 则凸透镜A的焦距，乙图中凸透镜B成倒立、放大的实像，其物距应在一倍焦距和二倍焦距之间，即 求得凸透镜B的焦距范围 故A的焦距小于B的焦距。 （2）根据凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大；小于焦距时成正立放大的虚像时，物距越远，像越大。正确顺序为②①③⑤⑥④。 （3）在丁图，时，像距等于物距，说明物体处于二倍焦距处，即 求得凸透镜的焦距 （4）因为凸透镜中间厚，边缘薄，切去部分后相当于两个透镜，光心位置改变了，上面的像下移，下面的像上移，错位将成两个像，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 光的折射 透镜 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1： 2 知识点2： 5 知识点3： 9 知识点4： 5 知识点5： 5 【方法技巧】 12 方法技巧1 透镜对光的作用 12 方法技巧2 凸透镜的成像规律特点 12 方法技巧3 速记近视眼与远视眼的成因与矫正 12 【巩固训练】 12 【学习目标】 1．知道光的折射现象及规律，能列举生活实例（如筷子 “弯折”、池水变浅）。 2．认识凸透镜和凹透镜的光学性质，知道透镜的焦点、焦距概念。 3．了解凸透镜成像规律，知道其在照相机、投影仪、放大镜中的应用。 重点： 1．掌握光的折射规律，能判断光从一种介质斜射入另一种介质时折射光线的方向。​ 2．熟记凸透镜的成像规律（物距与像距、像的虚实/大小/正倒的关系）。​ 3．理解凸透镜在常见光学仪器中的工作原理。 难点： 1．光的折射规律的应用 —— 画光的折射光路图。 2．理解凸透镜成像规律中 “物距变化时像的变化”。 3．区分凸透镜与凹透镜的作用及成像差异。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：光的折射 一、光的折射现象 1、当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中传播方向发生改变的现象叫光的折射。 2、光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质垂直射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。 3、入射光线射入另一种介质时的交点（O），叫入射点；入射光线与法线夹角（α）叫入射角；折射光线与法线的夹角（γ）叫折射角。 4、在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。 二、探究光的折射特点 1、实验目的：探究光的折射特点。 2、实验器材： 激光笔、水槽、一个可折转的光屏、一块玻璃砖、刻度尺、量角器、支架等。 （1）玻璃砖(或水)： 发生光的折射。 （2）激光笔：发出光（光学）。 （3）可折转的光屏：探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面。 3、实验步骤 步骤①如图所示，让光从空气进入水中，观察折射光线、入射光线、法线之间的位置关系。 步骤②比较折射角与入射角的大小。 步骤③改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。 步骤④换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次。 步骤⑤让光从水中斜射到空气中，观察入射角和折射角的变化。 4、实验结论 (1) 三线共面：折射光线与入射光线、法线在同一平面上。 (2) 两线异侧；折射光线和入射光线分居于法线的两侧。 (3) 角不等：折射角不等于入射角(空气中角大) A.光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。 B.光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。 三、根据光的折射定律作光路图 1、光的折射定律 （1）在折射现象中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内（共面）。 （2）折射光线和入射光线分居在法线的两侧（分居）。 （3）当光从空气斜射入水等其他透明物质（玻璃、水晶等）时，折射角小于（大于、小于或等于）入射角；当光从水或其它透明物质斜射入空气时，折射角大于（大于、小于或等于）入射角（不等角，在空气中的角大）。 2、作光的折射光路图，光的折射作图方法 （1）光的折射。 （2）光路可逆性。 【典例1】如图中关于光现象的描述，正确的是（　　） A．图甲中漫反射的反射光线杂乱无章，所以不遵循光的反射定律 B．图乙是茶壶在桌面的倒影，这一现象是由光的折射形成的 C．图丙是炎热夏天沙漠中出现的海市蜃楼景象，它是由光的反射形成的 D．图丁是光的色散现象，说明白光是由各种色光混合而成的 【典例2】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的现象，其中反射角等于 度，折射角等于 度，分界面的 侧是玻璃。（选填“上”“下”“左”或“右”） 【典例3】如图所示，水中有一光源，它发出的光斜射入空气中，在水面同时发生反射和折射，反射光线如图中所示，若与水面的夹角为60°，请完成以下问题： （1）请在图中画出相应的入射光线； （2）画出折射光线大致的传播径迹； （3）标出入射角的大小。 【变式1】如图所示，起初茶碗看起来是空的，但当小明慢慢往茶碗中倒水时，就会发现碗中原来还藏着一枚硬币。能正确表示所看到现象的光路图是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【变式2】“让我们荡起双桨，小船儿推开波浪，海面倒映着美丽的白塔，四周环绕着绿树红墙……红领巾迎着太阳，阳光洒在海面上，水中鱼儿望着我们，悄悄地听我们愉快歌唱。”这是一首耳熟能详的歌曲，其中，看到墙是“红色的”，是因为墙壁能够 （选填“反射”或“吸收”）红色光；水中鱼儿看到的“我们”是 （选填“实像”或“虚像”）。 【变式3】如图所示，傍晚时公园的一盏路灯S正在发光，路灯上方恰好有一个平面镜MN，S发出的光被MN反射后射入水中，请画出： （1）路灯S在平面镜中所成的像； （2）经MN反射后过A点的反射光线OA并完成反射光路； （3）OA照射到水池底的光路图。 【变式4】如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角α 10° 30° 45° 60° 折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8° (1)分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）： 。 (2)根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 （选填“大于”“小于”或“等于”）30°。 (3)当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 。 知识点2：透镜 一、透镜的种类与辨别 1、透镜是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（远视镜镜片，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、凹透镜与凸透镜的辨别 （1）触摸法：用手摸，凸透镜：中间厚两边薄，凹透镜：中间薄两边厚。 （2）成像法；放在书上的字上，放大是凸透镜，缩小是凹透镜。 （3）太阳聚焦法：把透镜放在阳光下，再放一张白纸在透镜下，若能在纸上找到一个很亮的点（焦点）即为凸透镜，否则为凹透镜。 二、透镜对光的作用 1、凸透镜有会聚光线作用，所以凸透镜也叫会聚透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸（或正弯月形）等形式，凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜，较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用，这与透镜的厚度有关。 2、凹透镜有发散光线作用，所以凹透镜也叫发散透镜。凹透镜对光有发散作用；平行光线通过凹球面透镜发生偏折后，光线发散，成为发散光线，不可能形成实性焦点，沿着散开光线的反向延长线，在投射光线的同一侧交于F点，形成的是一虚焦点（凹透镜有两个虚焦点）。 3、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。 过光心的光线 （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。 图平行于主轴的光线 （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。 过焦点的光线 【例4】一束光沿着平行于主光轴的方向射到凸透镜上，如图，则光路图正确的是（    ） A． B． C． D． 【例5】一家汽车美容店的门口，贴着如表所示的“爱车小贴士”，这是因为留在车身上的水滴相当于 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用，在车身局部形成高温，导致车漆失去光泽。 爱车小贴士 烈日下洗车须及时擦干，否则会导致车漆失去光泽。 【例6】完成下面光学仪器的光路图。 【变式1】“猴子捞月”的故事中猴子为什么不可能捞到“掉入”水中的月亮？下列现象中与此原理相同的是（　　） A．通过门上的“猫眼”观看门外的访客 B．戴上近视镜后就能够看清黑板上的字了 C．舞蹈室内，舞者对着镜子调整自己的舞姿 D．手在墙上形成“手影” 【变式2】如图所示，小明在探究光的色散现象时，看到白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、 、紫的色带，小明对产生的原因进行了思考，认识到三棱镜对不同的单色光偏折程度是不同的。受此启发，小明想：如果用一束红光和一束紫光分别平行于同一个凸透镜的主光轴射入，应该会看到红光照射时凸透镜的焦距 紫光照射时凸透镜的焦距（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【变式3】请将图中的光路补充完整。 知识点3：凸透镜成像的规律 一、凸透镜成像规律及应用 1、凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图 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） a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f c.0﹤u﹤f d.u=2f 凸透镜成像规律需要牢记，同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀：“物大焦， 倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。 2、凹透镜成像规律：如图所示，凹透镜始终成缩小、正立的虚像。 3、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 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 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 二、探究凸透镜成像规律实验 1、实验目的：探究凸透镜成像特点与规律。 2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴。 3、器材作用 （1）凸透镜：实验主体。 （2）光具座：固定光屏、蜡烛与凸透镜在同一直线上。 （3）蜡烛：光源（物体）。 （4）火柴：点燃蜡烛。 （5）光屏：承接成像。 4、实验步骤 步骤①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 步骤②把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 步骤③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 步骤④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像。 步骤⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，看在光屏上还能否成像。 步骤⑦记录数据。 步骤⑧整理实验器材。 【例7】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像。下列说法正确的是（　　） A．这个清晰的像是倒立、缩小的实像 B．此凸透镜的焦距可能为15cm C．将蜡烛移动到25cm刻度处，向右移动光屏，光屏上再次得到的清晰的像将变大 D．保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移动到65cm刻度线处，光屏上成倒立缩小的像 【例8】凸透镜的焦距为10厘米，将发光体放在离透镜25厘米的主光轴上，所成的像是倒立、 的 像（选填“放大”、“等大”或“缩小”），像到透镜的距离 20厘米（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【例9】娇娇同学利用才购买的光学学生实验箱进行“凸透镜成像规律”的探究。 (1)测量凸透镜焦距时，娇娇将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，移动光屏，直至在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜的焦距为 cm； (2)然后将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整蜡烛的烛焰、凸透镜及光屏三者的中心，使其大致在同一高度，目的是使像成在光屏的 。 【变式1】在研究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛距凸透镜20cm时，在光屏上成倒立放大的实像，则凸透镜的焦距可能是（　　） A．5cm B．10cm C．15cm D．20cm 【变式2】小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，首先调节烛焰中心、凸透镜中心和光屏中心在 ，随后在实验过程中测量了多组物距和像距的值，多次测量的目的是 （选填“求平均值减小误差”或“得到普遍规律”）。 【变式3】小娟同学在做探究凸透镜成像规律实验时，蜡烛和光屏的位置如图所示，此时在光屏上得到了倒立、等大、清晰的实像。 (1)接下来小娟把蜡烛移动到刻度处，则应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，光屏上可以得到倒立、 （选填“缩小”、“等大”或“放大”）、清晰的实像，生活和工作中的 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是运用了这个成像原理； (2)随后小娟发现蜡烛燃烧有异味，请教了老师，老师认为可利用LED灯替代蜡烛，并组织同学们讨论LED灯替代蜡烛作为光源的好处，你认为使用LED灯除了没有异味外，其它的好处是 。 知识点4：透镜的应用 一、眼睛及其视物原理 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）。 2、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））。 3、视角：被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫视角。如图所示视角的大小和物体到眼睛的距离，物体越大，或离眼睛越近，视角越大。 二、近视眼和远视眼的成因与矫正办法 1、近视眼 （1）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。 （2）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）近视眼特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。 （4）近视眼原因：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。 2、远视眼 （1）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。 （2）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。 （3）远视眼特点：远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。 （4）远视眼原因：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。 三、望远镜与显微镜 1、显微镜：显微镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们对物体进行两次放大。 普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理，经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜（凸透镜1）成像，这时候的物体应该在物镜(凸透镜1）的一倍焦距和两倍焦距之间,成的像应该是放大、倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,第二次成的像应该是一个虚像，这样像和物才在同一侧，因此第一次成的像应该在目镜（凸透镜2）的一倍焦距以内，这样经过第二次成像，第二次成的像是一个放大的正立的虚像。 2、望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（目镜和物镜）组成，它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。 望远镜的成像原理是：物镜的作用是得到远处物体的实像，由于物体离物镜非常远，所以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜汇聚后，就在物镜焦点以外，在离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实像又位于目镜的焦点以内，所以目镜起了放大镜的作用，目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。 【例10】小龙正在用放大镜观察邮票细节，下列判断正确的是（　　） A．放大镜是凹透镜 B．透过放大镜看到的是图案正立、放大的虚像 C．能从不同方向看到邮票，说明光在邮票上发生的是镜面反射 D．放大镜离邮票的距离应大于一倍焦距，小于二倍焦距 【例11】如图所示，鱼缸中只有一条小鱼，而眼睛从A点可以观察到两条，一条鱼的位置变浅，另一条鱼变大。前者是由于 形成的 像（选填“实”或“虚”）；后者是由于鱼缸的 侧部分（选填“左”或“右”）相当于 而形成的虚像。 【变式1】2021年12月9日“天宫课堂”第一课开讲。宇航员王亚平做了水球成像实验（如图），当往水球中央添加一个气泡时（如图甲），可看到一个正立缩小和一个倒立缩小的头像（如图乙）。下列说法中正确的是（    ） A．水球只能成倒立的像 B．气泡把水球内圈变为两个凸透镜的组合 C．失重环境下透镜成像规律与地面上的相同 D．图乙中倒立的像与投影仪成像原理相同 【变式2】我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的是 像。（请具体填写像的正立或倒立、放大或缩小及虚实情况） 【变式3】在“探究凸透镜成像规律”的实验中。 (1)如图，把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，并将烛焰、光屏的中心和凸透镜中心调到 ； (2)固定凸透镜的位置，将蜡烛放在距离凸透镜较远处，此时应移动 直至出现最清晰的像，记录物距、像距、像的性质； (3)改变物距，重复上述操作，多次实验： 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 60 20 倒立、缩小、实像 2 30 30 倒立、等大、实像 3 20 倒立、放大、实像 分析数据可知：凸透镜焦距f为 cm；当物距u为20cm时，像距v为 cm；当物距大于凸透镜焦距时，物距减小，所成的像 （选填“变大”“变小”或“不变”）； (4)在实验过程中，小明借来老师的眼镜，将其放在蜡烛和凸透镜之间，再向右移动光屏，光屏上的像又变清晰了，这说明老师戴的是 （选填“近视”或“远视”）眼镜。 知识点5：人眼看不见的光 一、红外线 1、红外线：在光谱中波长自760nm至400μm的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线；太阳光谱中，红光的外侧存在看不见的光线，这就是红外线。 2、科学研究表明：太阳向地球辐射的热主要以红外线的形式传送到地球上的。自然界的物体都在不断地向外辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线超强。 3、红外线作用 （1）有热效应；（2）穿透云雾的能力强；（3）治疗作用。 4、红外线的应用 （1）红外线加热；（2）红外线照相；（3）红外线医疗；（4）红外线遥感；（5）红外线夜视仪。 二、紫外线 1、紫外线：来自太阳辐射的一部分，由紫光外光谱区的三个不同波段组成，从短波的紫外线C到长波的紫外线A。 2、自然界的主要紫外线光源是太阳，太阳光透过大气层时波长短于290nm米的紫外线为大气层中的臭氧吸收掉，紫外线是由原子的外层电子受到激发后后产生的。 3、紫外线应用 （1）化学：涂料固化，颜料固化，光刻 （2）生物学：紫外线灭菌法，促进植物生长，诱杀蚊虫 （3）仪器分析：矿石，药物，食品分析 （4）应用：人体保健照射，诱杀害虫，油烟氧化，光触酶（二氧化钛） 【例12】人们常用“上下天光，一碧万顷”，形容水中倒影使天水连成一片。下列现象或应用中与水中倒影原理相同的是（　　） A．手影游戏 B．太阳灶 C．光的色散 D．验钞机 【例13】太阳光经过三棱镜后，被分解成各种色光这是光的 现象，验钞机发出的“光”是 。 【变式1】医院救护病人时，医生、护士所采取的措施和用到的器材中，包含着许多物理知识。下列说法正确的是（　　） A．用听诊器诊断病人的心跳声和呼吸声，是利用声音能传递能量 B．最普遍采用的“体温枪”是利用紫外线测体温 C．护士会在高烧病人额头擦酒精为病人降温，说明酒精蒸发时吸热 D．红外线是一种不可见光，不能在真空中传播 【变式2】天然紫外线的重要来源是 ，地球周围大气层上部的臭氧层可吸收紫外线，使得阳光中的紫外线大部分不能到达地面，这样就防止人类受过量的紫外线照射。有一种治疗近视眼的手术，采用激光对角膜进行处理，使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得 些（选填“强”或“弱”）。 【方法技巧】 方法技巧1 透镜对光的作用 会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散 （1）会聚作用是指能使光汇拢，但汇拢后的光不一定会变成会聚光。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光发散程度变小了，但该光束依然发散。 （2）发散作用是指能使光发散，但发散后的光并不一定是发散光。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后依然是会聚光，还能会聚于一点。 方法技巧2 凸透镜的成像规律特点 1、凸透镜成像规律与图像结合 解答此类试题时，要明确二倍焦距处是成放大和缩小实像的分界点，当u=v=2f 时，物体成倒立、等大的实像。然后在图上找到对应点，求出焦距，然后根据凸透镜成像规律即可求解。 2、不完整凸透镜成像情况：凸透镜成像时，如果凸透镜坏掉一部分或者遮挡一部分，都会成完整的像，只是所成的像亮度变暗。 方法技巧3 速记近视眼与远视眼的成因与矫正 1、记忆“八字诀”：近厚远薄（成因：近视眼的晶状体太厚，远视眼的晶状体太薄）；近凹远凸（矫正：近视眼需要佩戴凹透镜，远视眼需要佩戴凸透镜）。 2、可以理解记忆为：近视眼的晶状体太厚，折光能力太强，需要佩戴有发散作用的凹透镜；远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱，折光能力太弱，需要佩戴有聚光作用的凸透镜。 【巩固训练】 1．小敏散步时看到了李白诗中“对影成三人”的真实场景：一只白鹭站在水中，形成了如图的两个“影”。下列说法正确的是（　　） A．影子是光的反射形成的 B．倒影是光的折射形成的 C．两个“影”形成原理相同 D．倒影是白鹭等大的虚像 2．对光现象的解释错误的是（　　） A．“小孔成像”所成的像是倒立的实像 B．人远离平面镜时，平面镜中的像越来越小 C．照相机拍照时，成倒立、缩小的实像 D．今年疫情期间使用的红外测温仪是利用人体辐射的红外线，进行温度测量 3．大闸蟹营养丰富，深受欢迎！如图是小明在海鲜市场用手机拍摄的大闸蟹，手机摄像头相当于凸透镜（ ） A．拍照时，大闸蟹应位于凸透镜2倍焦距以外 B．光屏上成倒立、放大的实像 C．光屏上成正立、缩小的虚像 D．要使光屏上的像大一些，只需将手机摄像头远离大闸蟹 4．如图所示为同学们学习光学知识时的小制作，其中说法不正确的是（　　） A．自制针孔照相机的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播的规律 B．自制潜望镜的原理是光的反射定律 C． 图中自制昆虫观察箱中，我们可以看到昆虫尾部和腹部的实像 D．自制照相机所成的是倒立缩小的实像 5．如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图所示，这五块玻璃a、b、c、d、e中，属于凹透镜的是（　　） A．a B．b C．c D．d 6．在用凸透镜观察物体的活动中，甲、乙、丙、丁是通过凸透镜所看到的插图的像。若凸透镜先贴着插图然后逐渐远离，关于凸透镜与插图之间的距离，下列判断正确的是（    ） A．图甲最小，图丙最大 B．图乙最小，图丙最大 C．图甲最小，图丁最大 D．图丙最小，图甲最大 7．一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。以下描述无误的是（　　） A．BO是入射光，OC是折射光 B．∠NOB是反射角，∠NOC是折射角 C．∠AOM等于∠BON D．若光沿CO入射，将沿OA和OB射出 8．在研究凸透镜成像规律时，将焦距为15cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上（如图所示），在光屏上得到了烛焰清晰的像（图中光屏未画出）。下列说法正确的是（　　） A．光屏上所成的是倒立、等大的实像 B．光屏上所成的是倒立、缩小的实像 C．光屏上所成的是倒立、放大的实像 D．光屏一定位于60cm~70cm刻度之间 9．如图所示是一种测量焦距的方法：当一束平行于主光轴的光经过凸透镜后，在光屏上形成了一个 的光斑，这个就是凸透镜的焦点，说明凸透镜对光具有 作用，凸透镜的焦距是 cm.    10．如图1所示，对光的会聚作用较强的是 （选填“A”或“B”）透镜；图2中烛焰通过凸透镜A恰好在光屏上成清晰的像（未画出），若保持蜡烛和透镜的位置不动，将凸透镜A换成B，则应向 （选填“左”或“右”）移动光屏才能呈现清晰的像。 11．如图所示，小明在a处看到b处有条鱼，如果他要网住这条鱼，则渔网应伸向 处；如果他要在a处用手电筒的光照亮水里的鱼，则手电筒的光应照向 处。（两空均选填“b、c、d、e”） 12．假期到了，公园里游人如织，其中三位游客在同一地点，分别用不同型号的A、B、C相机，分别对着同一个亭子各拍的照片如图甲、乙、丙所示。拍照时景物到照相机的距离 （填：“大于”、“小于”或“等于”）照相机二倍焦距；A、B、C相机的镜头焦距大小关系是 （用fA、fB、fC表示）。 13．冬天是病毒性感冒的高发季，勤洗手是降低病毒感染的有效防护措施。在很多公共卫生间都配有自动感应水龙头和自动热风干手机。当手对着水龙头的感应窗时，水会自动流出，这是因为感应窗内的接收器接收到人体向外辐射的 （选填“红外线”或“紫外线”）后，实现控制出水。洗完手后，将手放在热风干手机下吹热风，手上的水很快就干了，这是通过提高水的温度和 ，从而加快水的蒸发。 14．如下图2条射向凹透镜的光线，请完成光路图。 15．如图所示，凸透镜的主光轴与水面重合，F是凸透镜的焦点，水面下的点光源P发出一束光，经平面镜M反射后恰过F点，然后经过凸透镜射出。请画出完整的光路图。 16．(1)光线L射到某平面镜上，使其沿水平方向传播，如图所示，请在图中画出平面镜（图中要显示作图痕迹）。 (2)图中，OB为反射光线，请画出它的入射光线和折射光线的大致方向。 (3)如图所示，一个人站在河岸上，眼睛B刚好可以看到对岸上发射塔在水中倒影的塔尖。请画出反射光路图； 17．如图是小宇“探究光的折射特点”实验装置，通过多次实验得到如下表数据： 入射角 折射角 (1)当光从空气斜射入水中时，折射角 （选“大于”“小于”或“等于”）入射角，入射角增大，折射角 （选填“增大”“减小”或“不变”）． (2)小宇让一束光沿着图中方向射向水面时，发现光线沿着方向折射进入空气，这表明光的折射现象中，光路是 的． (3)小宇接着又完成了光从空气斜射进玻璃和从玻璃斜射入空气的实验，他这样进行多次实验的目的是为了 ． 18．在探究凸透镜成像规律时，如图甲所示，将凸透镜A固定在光具座上35cm刻线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻线处，移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像；将凸透镜A换为凸透镜B并保持蜡烛和凸透镜位置不变，移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示。 (1)请根据实验现象和凸透镜成像规律判断：凸透镜A的焦距 （填“大于”“小于”或“等于”）凸透镜B的焦距； (2)某学生利用其中一个凸透镜做“探究凸透镜成像规律”实验时，在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如图丙所示的六种烛焰的清晰像，请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的像进行排序，正确顺序为 ； (3)小刚实验小组更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了如图丁所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数和物距倒数的对应关系．根据图像信息可知该小组所用凸透镜的焦距为 cm； (4)如图戊所示，将蜡烛放在图示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛______。 A．不能成像 B．能成一个像 C．能成两个像 D．能成三个像 / 学科网（北京）股份有限公司 $