内容正文:
第四章 光的折射 透镜
【双基回顾】
1.发生偏折 折射 海市蜃楼 水中筷子变“折” 看到的湖水深度比实际的要浅 (其他只要合理也可)
2.法线 AO ∠2 OB ∠3 OC ∠6
3.(1) 同一平面 法线 (2) 0 增大 (3) 小于 大于 (4) 是
4.凸透镜 凹透镜 厚 薄 薄 厚 ①③⑤ ②④⑥
5.会聚 会聚透镜 发散 发散透镜 焦点F 焦距f
6.(1)两侧 主光轴 (2)物距u 像距 v (3)见下表
物距u
像的位置
像的性质、特点
与物体在透镜的
像距范围
倒、正
大、小
虚、实
u > 2f
两侧
f < v < 2f
倒立
缩小
实像
u = 2f
两侧
v = 2f
倒立
等大
实像
f < u < 2f
两侧
v > 2f
倒立
放大
实像
u = f
不成像
u < f
同侧
——
正立
放大
虚像
(4) u = 2f处 u = f处
7.凸透 倒立 缩小 实 倒立 放大 实 正立 放大 虚
8.凸透 倒立 (1) 前方 凹透 将光发散,从而使像向后移到视网膜上 (2)后方 凸透 将光会聚,从而使像前移到视网膜上
【例题分析】
例1 虚 能 点评:折射成像造成视觉偏差在生活中事例很多,解答这类问题应注意:根据光的折射规律,画出相应的光的折射光路图,帮助进行分析得出结论.
例2 B 点评:本题答案易误选A,原因在于只看表面不看实质,把会聚作用与会聚光线、发散作用与发散光线混为一谈
例3 (1)缩小 (2)能(3)不能 不能 (4)远视
【复习练习一】
1.D
2.A
3.B
4.B
(
F
O
O
F
F
F
图答
4 – 1
)5.C
6.C
7.左 折射 右
8.OA 30° 玻璃
9.凸透镜 变大
10.光的折射 虚 右 虚
11.(1)10;(2)30;光折射时,光路可逆
l2.④;上;大;
13.(1)光的直线传播(2)光的折射(3)提示:光由水中进入空气中
14. 见图答4-1
15.(1)25 光的折射中,光路具有可逆性 (2)B
【复习练习二】
l6.D
l7.C
l8.小于 靠近
l9.(1)凸透镜 (2)B
20. (1)主光轴;(2)倒立 实;(3) 照相机;(4) 5 等大
21.(1)光发生折射时光路可逆;(2)灯丝有部分在一倍焦距以外;(3)不变
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第四章 光的折射 透镜
[双基回顾]
1.光从一种介质斜射入另一种介质时,其传播方向往往会__________,这种现象叫光的 ___________.日常生活中,在你身边有哪些现象是由于光的折射引起的?举三例:_____
_____________________、____________________、___________________.
(
M
′
N
′
N
M
4
3
2
1
5
6
A
B
C
O
空气
水
第
2
题图
)2.如图所示是一束光线从空气射入水中发生了折射和反射的情形.图中的MM′是水和空气两种介质的分界面,NN′是 _______,入射光线是 ________,入射角是 _____,反射光线是 ___________,反射角是 ______,折射光线是 ________,折射角是________.
3.光的折射特点:
(1)光从一种介质斜射入另一种介质时,折射光线、入射光线和法线在________内,折射光线和入射光线分别位于________两侧.
(2)光从一种介质垂直射入另一种介质时,折射角为________.入射角增大时,折射角也随之 ___________.
(3)光从空气斜射入水(或玻璃)中时,折射角_______入射角;当光从水(或玻璃)斜射入空气时,折射角 _______ 入射角.
(4)在折射现象中光路 ______(选填“是”或“不是”)可逆的.
4.按形状分类,透镜分__________和________两种.凸透镜中央______,边缘______;凹透镜中央 _______,边缘 ________.在如图所示的透镜中,属于凸透镜的是_______(填序号),属于凹透镜的是 ___________(填序号).
(
③
①
②
④
⑤
⑥
第
4
题图
)
5.凸透镜对光有 ________ 作用,所以凸透镜又叫 __________;;凹透镜对光有_____作用,所以凹透镜又叫___________.让凸透镜正对阳光(平行光),在凸透镜的另一侧可得到一个最小最亮的点,这一点叫凸透镜的 _______,用字母 _______表示;这点到凸透镜光心的距离叫 _________,用字母________表示.
6.在探究凸透镜成像的规律的实验中:
(1)把凸透镜固定在光具座上,再将光屏和点燃的蜡烛分别放置在凸透镜的 ________,调整烛焰和光屏的高度,使它们的中心位于凸透镜的 _________上.
(2)蜡烛与凸透镜之间的距离叫 ________,用字母 ________表示;像到凸透镜的距离叫 __________,用字母 ______ 表示.
(3)根据实验情况,完成下表填空:
物距u
像的位置
像的性质、特点
与物体在透镜的
像距范围
倒、正
大、小
虚、实
u > 2f
u = 2f
f < u < 2f
u = f
不成像
0 < u < f
——
(4)把蜡烛由远处沿主光轴移近凸透镜的过程中,它的像由缩小变成放大的分界点是______________,它的像由倒立实像变成正立虚像的分界点是 ______________.
7.照相机镜头、幻灯机镜头及放大镜,实质上都是 ________镜.照相机成的是 ______、__________、_________像;幻灯机成的是 ___________、___________、___________像;放大镜成的是__________、____________、___________像.
8.人眼结构中的晶状体相当于一个 _______镜,来自物体的光经过晶状体在视网膜上成________(选填“正立”或“倒立”)、缩小的像.常见的视力缺陷有近视和远视.
(1)近视眼看不清远处的物体,是因为晶状体的厚薄经过调节后,远处物体的像仍落在视网膜的 __________(选填“前方”或“后方”),应配戴 _________镜制成的眼镜进行矫正,其镜片的作用是 _________________________.
(2)远视眼看不清近处的物体,是因为晶状体的厚薄经过调节后,近处物体的像仍落在视网膜的_________(选填“前方”或“后方”),应配戴___________镜制成的眼镜进行矫正.其镜片的作用是 ___________________________________.
[学法指导]
1.确理解透镜对光线的作用
透镜对光线的会聚、发散作用,是指折射光线相对原入射光线的方向而言.若折射光线相对于入射光线向主光轴靠拢就是会聚作用,若远离主光轴就是发散作用.不要把透镜的会聚作用和发散作用与会聚光线和发散光线相混淆,前者是一种功能,后者是一种现象.
2.抓住凸透镜成像变化的两个分界点
凸透镜成像因物距变化而导致像的位置、性质变化,记住成像规律的方法是:要抓住1倍焦距、2倍焦距这两个分界点,抓住由这两个分界点分开的三个区域成像特点,即“1倍焦距分虚实”,当u > f 时成实像,u < f时成虚像;“2倍焦距分大小”,当u > 2f时成缩小的像,u < 2f时成放大的像.变化规律为:① 凸透镜成实像时,物距越小,像距越大,像也越大,即物体在焦点以外沿主光轴移动时,像也随之沿同方向移动;② 实像总是“异侧”、倒立,虚像总是“同侧”、正立,这里所说的正立或倒立都是像相对于物体放置的情况而言的.
3.放大的像与像变大的区别
“放大”、“缩小”是指像与物相比较的结果,像比物大称为“放大”,反之称为“缩小”;“变大”、“变小”指的是像本身的变化情况,后一次成的像比前一次成的像大称为“变大”,反之称为“变小”.
4.眼睛受骗的原因
人在一种介质中看另一种介质中的物体时,由于物体发出(或反射)的光经过两种介质分界面时,传播方向一般会发生变化,而人眼在寻找物体的位置时,总是认为光是沿直线传播的,视线逆着折射光线看去,感觉是从反向延长线的交点发出的,因此看到的是物体的虚像.明白了这一点,同学们在解答有关这一类问题时,可参考下列对应关系:
(
由
空气
水
向
向
看,比实际位置
浅(例如看水池底,此时光是由水中
高(例如潜水员看岸上的物体,此时
向空气中传播)
光是由空气中向水中传播)
空气
水
)
5.作图解答折射光线位置的要点
(1)不论光从空气射向其他介质,还是光从其他介质射向空气,光线在界面偏折时,总是在空气中的那个角(光线与法线的夹角)大.
(2)分清“两角”关系后,要重视法线的作用,只有在确定了法线位置后,再结合折射规律进行分析,折射角是大于入射角,还是小于入射角,才能画出折射光线的大致方向.
(3)分清“三线”关系,光发生折射时,折射光线与入射光线、法线在同一平面内;折射光线和入射光线分居法线两侧.
(
A
B
B
′
水
空气
例
1
图
)(4)对生活中一些光的折射现象要明确光的传播方向.在解释有关光现象时,应避免出现“眼睛发光,’(把人眼看成光源)的错误.要知道人观察到物体,是由于物体发出或反射的光进入人的眼睛.
[例题分析]
例1如图所示,B′是人眼在A处看见的河底一白色鹅卵石B的像,这是由于光的折射形成的__________(选填“虚”或“实”)像;若在A处用激光笔对准像B′ 照射,则该激光_______(选填“能”或“不能”)照射到河底的白色鹅卵石上.
分析:当人眼接受光线后,会看到像,若是会聚光形成的像,则成实像;若是实际光线的反向延长线相交而形成的像,则是虚像.
根据光路的可逆性,当我们正向分析问题感到困难时,可以从相反方向来分析,将像看作物体,倒过来思考,常常化难为易.本题中给出的条件是人眼在A处看见水底B处的白色鹅卵石,其形成原因是石头上漫反射光线,从水中进入空气时发生了折射,人是沿着折射光线的反向延长线看到石头的,现改为A点射出一束激光,根据光路可逆性去思考问题就容易解决了.
(
甲
乙
S
S
例
2
图
)解答:
例2如图所示,虚线方框内各放置一个透镜,发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示,则 ( )
A.甲为凹透镜,乙为凸透镜
B.甲、乙都为凸透镜
C.甲为凸透镜,乙为凹透镜
D.甲、乙都为凹透镜
分析:凸透镜对光具有会聚作用,凹透镜对光具有发散作用.判断会聚作用和发散作用的方法是:将经透镜折射后光线的方向与原入射光线的方向相比较,若折射光线相对原入射光线是向主光轴靠拢就是会聚作用,反之为发散作用.
解答:
例3在“探究凸透镜成像特点”的实验中:蜡烛、透镜和光屏的位置如下图所示.
(1)光屏呈一清晰的像,该像是做倒立、__________的实像.
(
A
左
右
)
(2)如果去掉光屏,眼睛在A处理________(选填“能”或“不能”)看到这个像.
(3)图中固定透镜位置不变,将蜡烛移到45cm刻度线处,移动光屏 _________(选填“能”或“不能”,下同)承接到像.把光屏放在蜡烛的左侧,移动光屏 ____承接到像.
(4)图中将一个眼镜和烛焰之间,光屏上的像变模糊,将光屏向左移动,光屏上再次呈现清晰的像,该眼镜片是 _________(选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片.
分析:我们在探究凸透镜成像规律时发现,如果像距小于物距,成缩小的像;如果像距大于物距,成放大的像;如果像距等于物距,成倒立等大的实像.所以,我们也可以根据图中像距和物距的大小关系直接判断,像距小于物距,所以应该成缩小的像.实像既可以呈现在光屏上,也能用眼睛直接观察.如果取走光屏,光会聚成实像后继续向前传播进入人的眼睛,所以人依然能看到这个像.而虚像只能用眼睛观察,不能呈现在光屏上.
解答:
[复习练习一]
1.下列成语所反映的情景中,属于光的折射现象的是 ( )
A.镜花水月 B.坐井观天 C.立竿见影 D.海市屋楼
2.关于光的折射,下列说法中错误的是 ( )
A.光从一种介质进入另一种介质中时,传播方向一定发生改变
B.光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角
C.光从空气斜射入水中,当入射角增大时,折射角也随着增大,但总小于入射角
(
第
3
题图
)D.和光的反射现象一样,折射光路也是可逆的
3.小亮在重阳节送给奶奶一个台式放大镜(如图)。放大镜的焦距为25cm。奶奶正确使用这个放大镜看书时( )
A.书与放大镜之间的距离应等于25cm
B.书与放大镜之间的距离应小于25cm
C.看到的是倒立、放大的虚像
D.看到的是正立、放大的实像
4.凸透镜甲的焦距为10 cm,凸透镜乙的焦距为20 cm,把同一个物体分别放在甲、乙前25 cm处,则通过两个凸透镜都能在光屏上成清晰的像,下列说法中正确的是 ( )
A.甲透镜成的像较大
B.乙透镜成的像较大
C.甲、乙透镜成的像一样大
D.甲、乙透镜成的像的大小无法比较
(
F
F
第
5
题图
光屏位置
)5.如图所示,烛焰位于凸透镜焦点以内,在透镜另一侧可以观察到放大的虚像.若将一不透明的光屏置于图中虚线处,则烛焰的像 ( )
A.会消失
B.成在光屏上
C.没有变化
D.亮度变暗
6.图甲是小明春游时在水边看到的美景,以下四幅图中能正确反映他看到水中“树木”的光路图是( )
(
A
B
C
D
第
6
题图
水
水
水
水
空气
空气
空气
空气
)
7.如图所示,一支固定好的激光笔向空水槽底部固定点O打出一束激光.向水槽内加水使水面上升至A点,此时光斑在O点________侧,这是因为发生了________现象.打开水槽底部水龙头缓慢放水,同时观察到水槽底部光斑向________移动.
(
第
7
题图
) (
A
第
10
题图
) (
M
′
N
′
N
M
A
B
C
O
30°
30°
第
8
题图
)
8.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质分界面上同时发生反射和折射,其中 _______是折射光线,反射角等于 ________,MM′ 右边是_______(选填“空气”或“玻璃”).
9.小明利用支付宝进行扫码支付时,用手机摄像头扫描商家的收款二维码时,手机摄像头相当于一个________(选填“凸透镜”或“凹透镜”);摄像头靠近二维码时,所成的像 ________(选填“变大”“变小”或“不变”).
10.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_________(选填“虚”或“实”)像,后者是由于鱼缸的_________(选填“左”或“右”)侧部分等效于凸透镜而形成的______(选填“虚”或“实”)像.
11. 在探究“凸透镜成像规律”的实验中,如表是小华同学实验时记录的几组数据,根据表中数据完成下列问题:
实验次数
物距u/cm
像距v/cm
成像性质
1
30
15
倒立缩小实像
2
20
20
倒立等大实像
3
15
倒立放大实像
(1)此凸透镜的焦距为 cm。
(2)第3次实验中像距为 cm,判断依据是: 。
12.如图所示,F为凸透镜的焦点,A'B'为某次实验时物体AB通过凸透镜在光屏上成的像,则物体AB在图中 区域,箭头方向竖直向 ,其大小比像A'B' ;
(
看不见
又看见了
甲
乙
第
13
题图
)
(
第
1
2
题图
)
13.陶瓷茶杯底部放有一枚硬币,人移动到某一位置时刚好看不见硬币(如图甲所示),往茶杯中倒入一些水后,又能够看见硬币了(如图乙所示).
(1)解释“看不见”的原因,可用的物理知识是 ____________________.
(2)解释“又看见了”的原因,可用物理知识是 __________________.
(3)在图乙中画出“又看见了”的光路.
(
第
1
4
题图
)14.如图所示,请画出与已知光线对应的入射光线或折射光线.
(
表
一
:光从空气斜射入水中
序号
1
2
3
4
入射角
i
/°
20
40
60
30
折射角
r
/°
15
25
40
表二:光水中斜射入空气中
序号
1
2
3
入射角
i
/°
40
15
折射角
r
/°
60
40
20
第
1
5
题图
)15.小明用如图所示的装置探究光的折射规律,测到如下表所示的两组数据:
(1)表二中有一个数据被遮挡住看不见,请综合分析两个表格中的数据,判断出这个数据应该是 ,判断的依据: ___________________________________.
(2)如果小明在探究光从空气斜射入水中的折射特点时,完成了第四次实验,入射角是30°,折射角可能是 ( )
A.10° B.20° C.30° D.40°
[复习练习二]
16.如图所示,东南亚地区生活着一种射水鱼,它发现水面上的小昆虫后,能从口中快速喷出一束水柱,将昆虫击落水中,实现捕食.下列光路图中能表示射水鱼观察水面上小昆虫的是 ( )
(
空气
水
空气
水
空气
水
空气
水
A
B
C
D
第
16
题图
)
17.如图所示,将凸透镜看作是眼睛的晶状体,光屏看作是眼睛的视网膜,烛焰看作是被眼睛观察的物体.拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊.在拿走近视眼镜后,为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是 ( )
A.将蜡烛远离凸透镜 B.将光屏远离凸透镜
C.将光屏靠近凸透镜 D.将光屏和蜡烛同时远离凸透镜
(
第
18
题图
) (
第
17
题图
)
(
摄像头
投影面板
第
19
题图
)18.如图所示,将强光手电筒(看作平行光)、凸透镜和塑料泡沫做成的光屏固定在光具座上,强光手电筒和光屏距凸透镜都有较大的距离,发现在光屏上得到比透镜更大的光斑.测得光斑到透镜的距离为L,则凸透镜的焦距f _______(选填“大于”“等于”或“小于”)距离 L.要想测量凸透镜的焦距,应将凸透镜_______(选填“靠近” 或“远离”)光屏.
19.如图是教室里使用的某型号视频展示台,使用时将物品放在展示台的投影面板上.
(1)其摄像头中的镜头相当于一个焦距可调的__________.
(2)该视频展示台摄像头的镜头焦距可调范围为5.4mm~ 64.8mm.把一张照片放在投影面板上,镜头离投影面板的距离为40cm,照片通过镜头所成的像是 .
A.放大的实像
B.缩小的实像
C.放大的虚像
D.缩小的虚像
20.小林用图甲装置来探究凸透镜成像的规律.
(
第
20
题图
)
(1)实验前,应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的___________上。
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时,恰好在光屏上成清晰的像,所成的像是___________(填“正立”或“倒立”)的___________(填“实”或“虚”)像。
(3)保持凸透镜位置不变,将图甲中蜡烛和光屏的位置互换,此时光屏上所成像的特点与___________ (填“照相机”“放大镜”或“投影仪”)相同。
(4) 小林进行了进一步探究:如图乙所示,凸透镜的焦距为10cm,保持光屏位置不变,让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度,从图示位置同时匀速向左运动,经过___________s,光屏上成清晰___________(填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
21.小明同学根据图甲知道平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,折射光线会聚于焦点,爱动脑的小明猜想:如果将光源放焦点处,折射光线是不是平行光线呢?
(
F
甲
乙
丙
第
21
题图
)
(1)小明猜想的依据是____________________。
(2)小明取一发光的白炽灯放在凸透镜的焦点处,如图乙所示。实验过程中发现在凸透镜左侧的白纸上看到灯丝的像,原因是_________________。
(3)为了解决上述问题,小明取两个相同凸透镜共用一根主光轴放置,平行于主光轴的光线经一个凸透镜折射后,会聚于共同的焦点,如图丙所示,在两凸透镜右侧放一张白纸,将白纸远离透镜过程中,纸上的光斑大小将 ________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
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