内容正文:
凸透镜成像规律及视力矫正作图
照相机原理
1.如图,物体AB经凸透镜后在光屏上成像A′B′,F为透镜的焦点,请作出两条入射光线的折射光线。
2.如图所示,F是凸透镜的焦点,请在图中画出物体AB在凸透镜中所成像的光路图。
3.把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方,在光屏上出现了明亮、清晰的烛焰的像,如图所示,请完成光路图。
4.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,小刚选用了焦距为10cm的凸透镜。在图中的点画线为凸透镜的主光轴,点为烛焰上的一点,请通过作图确定点在光屏上的像的位置。
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投影仪原理
5. 如图所示,请在图上大致画出物体AB所对应的像。
6.如图所示是“探究凸透镜成像规律”实验时物体所在的位置,请你在图上大致画出其所对应的像。
7.如图所示,是物体AB经过凸透镜后在光屏上所成的像,请通过作图找到物体AB。
8.如图所示蜡烛通过凸透镜在光屏上成清晰像,请在大致位置画出凸透镜后,作出光线AB经凸透镜折射后射向光屏的光路图。
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放大镜原理
9. 中国古代时,人们就不仅知道凸透镜能取火,还能映物放大成虚像。请将图中凸透镜放大成虚像的光路图补充完整。
①画出折射光线
②标出S的像点S´的位置(保留画图轨迹)
10.如图所示,在“研究凸透镜成像规律”的实验中,观测到正立、放大的虚像,试通过凸透镜的特殊光线作图将A点成像光路补充完整并标出该透镜的右侧焦点F的位置。
11.图甲为昆虫观察盒,请在图乙画出观察到昆虫像的大致位置和虚实(AB代表昆虫)。
12.按要求完成下列作图。如图甲所示,S为蜡烛,S'为蜡烛通过凸透镜所成的虚像,MN为凸透镜的主光轴。请你根据凸透镜成像特点,画图确定并标出“凸透镜光心O的位置”及“右侧焦点F的位置”。
视力的缺陷及矫正
13. 如图所示是已矫正好的近视眼,请完成光路图。
14.根据国家卫生健康委公布的相关数据,2020年我国儿童青少年总体近视率为52.7%,其中6岁儿童为14.3%,小学生为35.6%,初中生为71.1%,高中生为80.5%。近视主要是由于用眼习惯不好,特别是长时间使用电子产品引起的。如图是光线进入眼睛的示意图,请在图中画出两条光线进入近视眼后的光路图。
15.如图甲所示,是近视眼矫正示意图,请在虚线框中画出所需要的透镜。
16.如果用眼不当, 例如长时间盯着屏幕, 就有可能患上近视。请在图中大致画出来自远处的光进入近视眼晶状体后的折射光线。
提升练
1.请在题图虚线框中画出矫正近视眼需要佩戴的透镜,并画出矫正后通过晶状体后的折射光线。
2.如果用眼不当,可能会患上近视。请在图中画出来自远处的光进入近视眼晶状体后光线的大致路径。
3.如图所示,在“研究凸透镜成像规律”的实验中,观测到正立、放大的虚像,试通过凸透镜的特殊光线作图将A点成像光路补充完整并标出该透镜的右侧焦点F的位置。
4.如果用眼不当,例如长时间盯着屏幕,就有可能患上近视。请你在题图甲中大致画出来自远处的光进入近视眼晶状体后的折射光线,在图乙的虚线框中画出矫正近视眼需要佩戴的透镜。
5.如图甲为眼睛看远处物体时晶状体的形状,如改看近处物体S,眼睛会通过睫状体来改变晶状体的薄厚,仍使像成在视网膜S'处,乙图中虚线画出的晶状体是看远处物体时的形状,请在乙图虚线框中重新画出看近处物体S时,晶状体的大致形状,并通过作图确定晶状体右侧焦点F的位置。
6.如图所示,F表示凸透镜的焦点,A是烛焰上的一点,完成光路图。
7.中国古代时,人们就不仅知道凸透镜能取火,还能映物放大成虚像。请将图中凸透镜放大成虚像的光路图补充完整。
①画出折射光线
②标出S的像点S´的位置(保留画图轨迹)
8.如图甲是小明爷爷看书时用的放大镜,请在图乙中画出小明爷爷用放大镜看书上的文字(用箭头A代替)时成像的光路图。
试卷第1页,共3页
答案
照相机原理
1.从A点发出的光线经凸透镜折射后,都过A的像点A',据此作出两条入射光线的折射光线,如图所示:
2.对凸透镜来说,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点,通过光心的光线传播方向不变;连接A与凸透镜的光心O并延长;过A点画出平行于主光轴的入射光线交凸透镜于一点,连接该点和凸透镜右侧的焦点F并延长,两条折射光线交于点(即为A点的像点),过点作主光轴的垂线,交主光轴于,即为物体AB所成的像。如图所示
3.折射光线过折射点和像点,入射光线过发光点和折射点,如下图所示:
4.由光具座60cm处向主光轴作垂线,确定凸透镜的焦点;根据入射光线平行于主光轴,折射光线经过凸透镜的焦点,确定一条折射光线;根据入射光线经过光心,折射光线传播方向不改变,确定另一条折射光线,两条折射光线的交点即为像的位置,如图所示
投影仪原理
5.由图知,物体在1倍和2倍焦距之间,所以此时像在2倍焦距之外,此时成倒立、放大的实像,利用凸透镜的三条特殊光线作图,如图所示:
6.由图知,物体在1倍和2倍焦距之间,根据凸透镜成像规律,像在2倍焦距之外,此时物体成倒立、放大的实像。如图所示
7.根据凸透镜三种特殊光线的画法及光路的可逆性,过光心的光线传播方向不变,平行于主光轴的光线经折射后过焦点,过点画出平行于主光轴的光线的入射光线,即过左边的焦点,画出过光心的光线的传播方向不变,两条入射光线的交点即为物体上端A点所在位置,根据凸透镜成像规律,B点应在主光轴上,物体AB垂直于主光轴,如图所示
8.由图可以看出,蜡烛经凸透镜成清晰的像在光屏上是倒立放大的,由凸透镜成像规律可知,此时2f>u>f,连接AA′,与主光轴的焦点即为凸透镜的中心,然后即可确定凸透镜的位置;光屏上蜡烛的像是实像,是由实际光线会聚而成的。来自烛焰尖部的光经透镜折射后会聚在光屏上组成烛焰尖部的像,所以,将入射光线与像中的烛焰尖部连接起来即可得到折射光线,如图所示:
放大镜原理
9.平行于主光轴的光,通过凸透镜折射后,折射光线经过凸透镜另一侧的焦点,过光心得光线传播方向不变。用虚线反向延长两条折射光线,折射光线的反向延长线相交于一点,这个交点就是S的像S’。如图所示:
10.过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴;过光心的传播方向不改变,从A点平行于主光轴作一条入射光线,与凸透镜交于E点,连接并延长交于主光轴F点,F点为凸透镜右侧焦点,如下图所示:
11.在A点反射的光线中,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,过光心的光线其传播方向不变;两条折射光线的反向延长线的交点为A点的像A',从A'垂直主光轴画出AB的像A'B',像A'B'是折射光线的反向延长线汇聚成的,为虚像,如图所示:
12.连接SS′,SS′连线与主光轴的交点是光心O,过光心O画出凸透镜的位置。过S点作平行于主光轴的入射光线,然后根据入射点和S′即可确定折射光线,折射光线与主光轴的交点即为焦点F。如图所示:
视力的缺陷及矫正
13.近视眼的成因是:晶状体太厚,对光的折射能力太强,把像成在视网膜的前方。矫正的方法:利用凹透镜对光的发散作用,让光线先通过凹透镜,适当的发散一点之后再通过晶状体,就能使像成在视网膜上。光路如图
14.近视眼是由于成像在视网膜的前方,所以平行光经过眼睛后将会聚在视网膜的前方,如下图所示:
15.近视眼是晶状体曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,远处物体的像成在视网膜的前方,矫正近视眼应佩戴发散透镜,使光线推迟会聚,像成在视网膜上,矫正图如图所示:
16.近视眼的晶状体变厚,对光的会聚作用变强,来自远处的光经过晶状体后,在视网膜前方成像,如图所示:
提升练
1.
近视眼成因是晶状体太厚,折光能力太强,成像在视网膜的前方,需要用发散透镜(凹透镜)来矫正,矫正后折射的光线在视网膜上会聚成像,如图所示:
2.
近视眼的晶状体变厚,折光能力变强,远处物体的像成在视网膜的前方,如图所示:
3.
过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴;过光心的传播方向不改变,从A点平行于主光轴作一条入射光线,与凸透镜交于E点,连接并延长交于主光轴F点,F点为凸透镜右侧焦点,如下图所示:
4.
近视眼的晶状体变厚,对光的会聚作用变强,来自远处的光经过晶状体后,在视网膜前方成像,光路如图甲:
凹透镜对光有发散作用,来自远处的光经凹透镜之后变得发散一些,发散的光经变厚的晶状体折射后重新会聚在视网膜上,如图乙:
5.
当看近处物体S时,睫状体收缩,晶状体变厚,对光的会聚能力增强,使得像成在视网膜上; 由平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚到主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,可以确定晶状体右侧焦点F的位置。如图所示:
6.
如图,此时物距小于一倍焦距,成正立、放大的虚像,属于放大镜原理。根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点、通过光心的光线传播方向不变,折射光线的反向延长线的交点即为A点的像。作图如下:
7.
平行于主光轴的光,通过凸透镜折射后,折射光线经过凸透镜另一侧的焦点,过光心得光线传播方向不变。用虚线反向延长两条折射光线,折射光线的反向延长线相交于一点,这个交点就是S的像S’。如图所示:
8.
用放大镜看书,放大镜是凸透镜,箭头A垂直于主光轴,则从A点出来的光线过凸透镜的光心时,传播方向不改变,平行于主光轴的光线,过凸透镜后,折射光线经过焦点,而放大镜成像时,物距小于一倍焦距,成放大的虚像,所以将两折射光线反向延长,会聚点为A点的像点A′,过A′点作主光轴的垂线段,即箭头A对应的像,作图如下:
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