内容正文:
第三讲 透镜及其应用
一、凸透镜和凹透镜
知识梳理 夯基础
项目 凸透镜 凹透镜
图示
特点 镜片中间 、边缘 ,对光具有 作用 镜片中间 、边缘 ,对光具有 作用
厚
薄
会聚
薄
厚
发散
特殊
光线
二、凸透镜成像的规律
物距u)
与焦距(f)的关系 静态成像图示 像的性质 像距v)
与焦距(f)的关系 物像
分布 应用
正倒 大小 虚实
u>2f 立 像 f<v<2f 异侧 照相机
倒
缩小
实
u=2f 立 像 v=2f 异侧 求焦距
f<u<2f 立 像 v>2f 异侧 投影仪
倒
等大
实
倒
放大
实
u=f 不成像
u<f 立 像 v>u 同侧 放大镜
正
放大
虚
成像规律:1倍焦距分虚实,内虚外实,实倒虚正;2倍焦距分大小,内大外小。成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小。
三、实像和虚像
项目 实像 虚像
定义 由实际光线会聚而成的像 由实际光线的反向延长线会聚而成的像
能否被光屏承接 能 不能
能否被人眼看到 能 能
举例 小孔成像、照相机、
投影仪等 平面镜成像、放大镜等
四、眼睛和眼镜
1.成像原理: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.明视距离:正常眼睛观察近处物体时,最清晰而又不疲劳的距离大约是
cm,这个距离叫作明视距离。
凸透镜
光屏
25
3.近视眼与远视眼的成因及矫正
远
项目 近视眼 远视眼
特点 看不清 处的物体 看不清 处的物体
成因 晶状体太厚,折光能力太强 晶状体太薄,折光能力太弱
成因图示 成像在视网膜 成像在视网膜
近
前
后
凹
矫正透镜 透镜 透镜
矫正原理 凹透镜能使光线 凸透镜能使光线
矫正图示
凸
发散
会聚
五、望远镜
1.物镜:使远处的物体在焦点附近成实像。
2.目镜:相当于一个 。
放大镜
图说物理 扣教材
1.让透镜正对太阳光,如图所示,此透镜是 透镜,对光有 作用;若最小、最亮的光斑到透镜的距离为10 cm,则该透镜的焦距为 cm。出现的镜子形状的影子是光的 形成的。
凸
会聚
10
直线传播
2.如图是照相机原理图,仔细观察你会发现,照相机的前面都有一个镜
头,镜头就相当于一个 。
(1)照相时,被拍景物到镜头距离应 (选填“大于”“小于”或“等于”)2倍焦距,成的像是 、 的实像。
(2)用照相机拍完远处的小明再拍近处小明的半身像时,应将镜头向
(选填“靠近”或“远离”)小明的方向移动,照片上小明的像要
(选填“大”或“小”)一些。
凸透镜
大于
倒立
缩小
靠近
大
3.找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装满水,把一支铅笔水平地放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃瓶,可以看到铅笔的 (选填“正立”或“倒立”)的虚像;把铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动时,透过玻璃瓶会看到铅笔尖会逐渐 (选填“变长”或“变短”),到某一位置以后,铅笔尖的方向 (选填“不变”或“改变”)。
正立
变长
改变
4.晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。当我们看远处的物体
时,这个凸透镜的焦距 (选填“变大”或“变小”)。如图模拟的是 (选填“近视眼”或“远视眼”)的成像情况,应该佩戴
(选填“凸”或“凹”)透镜矫正,配镜矫正时,应看 (选填“近处”或“远处”)的物体。
变大
近视眼
凹
远处
考点突破 炼方法
考点一 透镜及其对光线的作用
例1 孙云球所著《镜史》是我国第一部光学著作,其中记录了制作各式光学仪器的方法,包含用水晶研磨放大镜、老花镜、观微镜等光学制品。孙云球研磨这三种设备的镜片有一个共同的加工原则,都是将镜片加工成( )
A.中间厚边缘薄 B.中间薄边缘厚
C.光滑且厚薄均匀 D.碗状凹陷的曲面
A
变式1 如图所示,汉代的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生”。“削冰令圆”就是把冰块制成 (选填“凸”或“凹”)透镜,这种透镜对太阳光有 (选填“会聚”或“发散”)作用,若要“火生”,应把“艾”放在透镜的 位置。
凸
会聚
焦点
变式2 如图所示,凸透镜与凹透镜的一个焦点重合,请根据入射光线,画出相应的折射光线。
答案:如图所示
考点二 凸透镜成像规律及应用
方法技巧 巧记凸透镜成像规律
巧记:1倍焦距分虚实,2倍焦距分大小,虚像同侧正,实像异侧倒。
(1)物近像远像变大,物远像近像变小,焦点以内反变化。
(2)凸透镜成实像时,若在凸透镜前放一凹透镜,像将远离透镜;若在凸透镜前放一凸透镜,像将靠近透镜。
例2 科学技术 智能手机扫码功能可快速获取信息,手机摄像头相当于
(选填“凸透镜”或“凹透镜”);二维码通过摄像头所成的像是 (选填“实”或“虚”)像。图中蜡烛恰好在光屏上成清晰的像(像未画出),此时光屏上可观察到倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的 (选填“实”或“虚”)像,生活中的应用是
(选填“投影仪”或“照相机”)。
凸透镜
实
放大
实
投影仪
变式3 某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离与物到凸透镜的距离的关系图像,如图所示。下列判断正确的是( )
A.该同学所用凸透镜的焦距f=10 cm
B.当u=8 cm时,在凸透镜的另一侧移动光屏,在光屏上看不到清晰的像
C.当u=15 cm时,凸透镜成放大的实像,投影仪就是根据这一原理制成的
D.当u=5 cm时,在凸透镜的左右两侧都找不到物体成的像
D
变式4 一位同学利用如图所示的装置探究凸透镜成像规律,他先用焦距为20 cm的凸透镜进行实验,在光屏上得到清晰的像(像未画出)。接下来他想改用焦距为10 cm的凸透镜继续进行实验,下列分析正确的有( )
A.要使光屏再次成清晰的像,可只将光屏向右移
B.要使光屏再次成清晰的像,可只将蜡烛向左移
C.若只移动光屏重新得到清晰的像,像将变大
D.若只移动蜡烛重新得到清晰的像,像将变大
D
考点三 近视和远视的成因及矫正(2024省考第4题)
例3 当下,青少年近视问题愈发严峻,爱眼护眼势在必行。如图所示,
(选填“甲”或“乙”)图表示近视眼成像原理,应佩戴 (选填“丙”或“丁”)图的眼镜进行矫正。
乙
丁
变式5 小阳用自制水透镜模拟人眼的晶状体。用图甲中的水透镜模拟正常眼睛的晶状体,其焦距为f甲。通过注水和抽水让该水透镜分别形成图乙、丙所示的形状,以此模拟近视眼和远视眼的主要成因,其焦距分别为f乙、f丙。下列说法正确的是( )
A.f乙>f甲>f丙
B.图乙所示的水透镜能够模拟远视眼的成因
C.图乙所示的水透镜的折光能力大于图甲所示的水透镜
D.在图丙所示的水透镜前面放置一个适当的凹透镜可以实现其所模拟的眼睛的矫正
C
核心实验 培素养
实验 探究凸透镜成像的规律
例 某实验小组进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。
基础设问
(1)如图甲所示,用平行光线沿主光轴照射凸透镜,在凸透镜另一侧用光屏能承接到一个最小、最亮的光斑,光斑到凸透镜光心的距离即为
。
(2)由图甲可知,该凸透镜的焦距是 cm。
(3)实验时,烛焰的焰心、凸透镜的光心和光屏的中心要在 ,使像成在光屏的正中央。
焦距
10.0
同一高度
(4)实验中,燃烧的蜡烛在不断变短,光屏上的像会 (选填“向上”或“向下”)移动,为了使烛焰的像能成在光屏中央,在不更换实验器材的情况下,请写出一种可行的办法: 。
(5)如图乙所示,此时人眼应该在 (选填“A”“B”或“C”)处才能观察到烛焰 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的 (选填“虚”或“实”)像。
向上
将凸透镜位置下调(合理即可)
B
放大
虚
(6)接着该小组同学调节装置如图丙所示,发现光屏上得到一个倒立、
(选填“放大”“缩小”或“等大”)的清晰实像(像未画出),生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理。
放大
投影仪
拓展设问
(7)如图丙所示,将蜡烛和光屏位置互换以后,光屏上 (选填“能”或“不能”)成清晰的像。
(8)保持图丙中凸透镜位置不变,当向左移动蜡烛时,应该向 (选填“左”或“右”)移动光屏,才能再次得到清晰的像。
能
左
(9)光屏上得到烛焰清晰的像时,小明不小心用手指尖触摸到凸透镜,此时光屏上 。
A.会有指尖的像
B.会出现指尖的影子
C.烛焰的像暗了一些
C
(10)当光屏上出现烛焰清晰的像时,如果用遮光板尽可能靠近烛焰,并挡住烛焰的上半部分,我们观察光屏时,将会在光屏上看到 。
A.烛焰像的下半部分
B.烛焰像的上半部分
C.烛焰完整的像,像的亮度变暗
D.烛焰完整的像,像的亮度不变
A
(11)撤去蜡烛,调节光屏,发现在光屏上出现了窗外远处彩灯的像,则此时光屏与凸透镜的距离在 。
A.1倍焦距以内
B.1倍到2倍焦距之间
C.2倍焦距以外
B
(12)透镜位置不变,若将F形光源放在离凸透镜8 cm的地方,我们能看到的像是图丁中 (填字母)。
A
(13)如图戊所示,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上原来清晰的像变模糊了,将光屏远离透镜适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
近视
(14)变焦问题 如图丙所示,保持蜡烛和透镜的位置不变,换用一个焦距
(选填“小一些”或“大一些”)的凸透镜,向右适当移动光屏,会在光屏上再次得到清晰的像。
(15)器材创新 另一组同学用水透镜进行实验,如图己所示,光屏上恰好成清晰的像(图中未画出)。
大一些
①若此时向水透镜中注入一些水,水透镜的焦距会 (选填“变大”或“变小”);
②若此时抽出适量的水,保持蜡烛位置不变,仅将光屏 (选填“向左”或“向右”)移动适当距离,光屏上可重新承接到烛焰清晰的像。
变小
向右
聚焦湖南 明考向
1.(2025长沙)晚上看电视时,小星将一个凸透镜在电视机和对面墙壁之间来回移动,发现移动到某位置时,墙上清晰地呈现出电视画面倒立缩小的像。这个像与下列哪种光学器材的成像情况相同( )
A.放大镜 B.照相机 C.投影仪 D.平面镜
B
2.科学技术 (2025石峰区模拟)近年,移动支付已成为一种重要的支付手段。如图是超市常用的一款“刷脸支付”系统,下列有关说法正确的是
( )
A.摄像头的镜头对光有发散作用
B.摄像头的成像原理与投影仪相同
C.顾客在刷脸时,靠近摄像头屏幕上的像会变大
D.摄像头的镜头可用来矫正近视眼
C
3.(2025常德模拟)如图所示是小明自制的“照相机”,用硬纸板做成内、外两个纸筒,使内纸筒刚好能够套入外纸筒,并能前后滑动;在外纸筒的一端嵌上一个透镜,内纸筒的一端覆上一层胶片。关于该“照相机”,下列说法正确的是( )
A.胶片可以使用不透明黑色纸来制作
B.应选用对光线有发散作用的透镜
C.胶片上清晰的像可能是正立的
D.若要成更大的清晰像,应让“照相机”前移靠近物体,内纸筒向后拉
D
4.(2025长沙二模)小郡做“探究凸透镜成像规律”实验,如图所示。凸透镜焦距为10 cm,烛焰在光屏中央成清晰的像(像未画出)。下列说法正确的是( )
A.烛焰的成像特点与投影仪的成像特点相同
B.蜡烛燃烧变短,光屏上烛焰的像会向下移动
C.若蜡烛远离凸透镜,移动光屏使成像清晰,此时成像变小
D.若用黑纸将凸透镜上半部分包裹起来,烛焰就不能成完整的像
C
5.(2025长沙二模)小彤的爷爷能看清远处的物体,却看不清近处的物体,小彤推断爷爷可能患上了 视眼,需要佩戴 透镜进行矫正。
6.(2025鼎城区模拟)如图所示,请将光路图补充完整。
远
凸
答案:如图所示
7.(2024长沙)为了探究凸透镜成像的规律,小明找到了一个焦距未知的凸透镜。
大
(1)如图甲所示,在利用太阳光测量凸透镜焦距的过程中,小明发现凸透镜靠近白纸时,纸上的光斑越来越大。接下来,他应该使凸透镜与白纸之间的距离变 ,直至白纸上的光斑变得最小、最亮。
(2)某次实验时装置如图乙所示,烛焰在光屏上成清晰的像(像未画出),这个像是 、 的实像。
倒立
放大
8.(2025株洲校级一模)小聪同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)小聪按图安装好器材,点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜(f=10 cm),光屏三者的中心在 。
同一高度
(2)如图所示,光屏上会出现烛焰清晰倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的像(像未画出);将蜡烛和光屏位置互换,光屏上又重新出现烛焰清晰的像,这是因为 。
(3)将一个近视眼镜放在图中蜡烛和凸透镜间的某一位置,光屏上的像变模糊了,凸透镜和蜡烛的位置保持不变,向 (选填“左”或“右”)移动光屏,又能在光屏上看到烛焰清晰的像。
缩小
在光的折射中,光路是可逆的
右
(4)真实任务情境 小聪实验探究完成后,想到自己在帮同学拍照时,当拍到同学旁边的景物范围较小时,自己应该 (选填“靠近”或“远离”)同学,并将镜头 (选填“向前伸”或“向后缩”),才能使拍到的景物范围更大。
远离
向后缩
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