内容正文:
第3讲 透镜及其应用
课标导航 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
探究并了解凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的
应用。
考情
导航 年份 2025年 2024年 2023年
题型(分
值) 填空题(3分) 填空题(3分) 实验题(6分)
考点 凸透镜成像
规律的应用
(放大镜) 凸透镜成像
规律的应用
(摄像头) 探究凸透镜成像的规律
(实验)
1. 原理:光的 。
2. 种类
(1)凸透镜:中间 、边缘 的透镜,对光有 作用。应
用:照相机、投影仪、放大镜、远视眼镜等。
(2)凹透镜:中间 、边缘 的透镜,对光有 作用。应
用:近视眼镜。
折射
厚
薄
会聚
薄
厚
发散
考点1 透镜
3. 主光轴:通过透镜的两个球面球心的直线。
4. 光心:光心在主光轴上,光通过透镜的光心时传播方向不变。
5. 焦点、焦距:平行于主光轴的光通过透镜后,折射光线(或折射光线的
反向延长线)将会聚于主光轴上的一点,这个点叫作焦点。焦点到
的距离叫作焦距。
6. 凸透镜和凹透镜的三条特殊光线
光心
1. 图中的六个透镜,属于凸透镜的是 ,属于凹透镜的
是 。(均选填字母)
第1题图
a、c、d
b、e、f
2. (RJ八上习题改编)根据入射光线和折射光线,在图中的虚线框内画出
适当类型的透镜。
第2题图
3. 《淮南万毕术》有记载“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火
生”(如图所示),这是由于“圆冰”相当于一个 (选填“凸”或
“凹”)透镜;“圆冰”对太阳光有 (选填“会聚”或“发散”)
作用。
第3题图
凸
会聚
物体位置 像的位置 像的大小 像的性质 应用举例
u>2f f<v<2f 像、物异侧 缩小 倒立实像 照相机
u=2f v=2f 像、物异侧 等大 倒立实像 测焦距
f<u<2f v>2f 像、物异侧 放大 倒立实像 幻灯机、投影仪
u<f / 像、物同侧 放大 正立虚像 放大镜
巧记 一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;
成实像时,物近(距离焦点)像远像变大,物远(距离焦点)像近像变小;成
虚像时,物远像远像变大,物近像近像变小。
考点2 凸透镜成像的规律
1. (YH八上习题改编)某同学上生物课时,用一个凸透镜作为放大镜来观
察标本上的细微部分,如图所示,凸透镜与标本的距离约为5 cm,则凸
透镜的焦距为( A )
A. 大于5 cm B. 等于5 cm
C. 小于5 cm D. 无法确定
第1题图
A
2. 找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装满水。把一支铅笔水平地靠近放在玻
璃瓶的一侧,透过玻璃瓶,可以看到那支笔 (选填“正立”或
“倒立”)的虚像;把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处稍稍移动,可以看到
笔的像 (选填“变长”或“变短”),继续向远处移动一定距离,
可以看到“笔尖”反向,反向后的像 (选填“先变长后变
短”“先变短后变长”“一直变长”或“一直变短”),像的形状
(选填“改变”或“不改变”)。
正立
变长
一直变短
不改
变
第2题图
1. 物体在二倍焦距以外(u>2f),成倒立、缩小的实像(像距:f<v<2f),
如照相机。
考点3 凸透镜成像规律的应用
2. 物体在焦距和二倍焦距之间(f<u<2f),成倒立、放大的实像(像距:v
>2f),如幻灯机。
3. 物体在焦距之内(u<f),成正立、放大的虚像,如放大镜。
1. 正常眼睛的成像原理
(1)晶状体和角膜的共同作用相当于一个 透镜,把来自物体的光会
聚在视网膜上,形成物体的像。视网膜的作用相当于 。
(2)成像特点:成 立、 的 像。
凸
光屏
倒
缩小
实
考点4 眼睛和眼镜
2. 近视眼、远视眼及其矫正
眼睛 特点 成因 成像位置 矫正方法
近视眼 只能看清近
处的物体 晶状体太厚,折光
能力太
成在视网膜
应佩戴 透镜
远视眼 只能看清远
处的物体 晶状体太薄,折光
能力太
成在视网膜
应佩戴 透镜
强
前面
凹
弱
后面
凸
(YH八上习题改编)小明的爷爷和爸爸都是老花眼,爷爷的老花程度更深
一些,小明的妈妈则是近视眼。现在爷爷要看书,让小明把眼镜递给
他。小明把三副眼镜放到纸上比了比,结果如图所示,他应该选 .
(填字母),理由是
。
A
老花眼应该用具有会聚作用的凸透镜矫正,爷爷的老
花程度更深一些,因此所用凸透镜的焦距应该更小,物距相同时,所成
的虚像更大
种类 显微镜 望远镜
物镜(靠近物体的凸透镜) 成倒立、放大的实像,
相当于 成倒立、缩小的实像,
相当于
目镜(靠近眼睛的凸透镜) 成正立、放大的虚像,相当于放大镜
共同点 人眼看到的是物体 立的像
投影仪
照相机
倒
考点5 显微镜和望远镜
重难点1 凸透镜成像规律的应用
【例1】(2025·广州)如图,蜡烛距凸透镜20 cm时,烛焰在光屏上成清晰
的倒立、缩小的像,则该凸透镜的焦距可能是( A )
【例1】图
A. 5 cm B. 20 cm C. 30 cm D. 40 cm
A
【例2】用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距,并探究凸透镜成像的规
律,当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙所示时,在光屏上可成清晰的像(未
画出)。下列说法正确的是( B )
【例2】图
B
A. 凸透镜的焦距是30.0 cm
B. 图乙中烛焰成的是倒立、放大的像
C. 照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同
D. 将蜡烛远离凸透镜,保持凸透镜、光屏位置不变,烛焰可在光屏上成
清晰的像
【例3】小明同学找来一个薄壁圆柱形玻璃杯,并将画有箭头的白纸靠在
玻璃杯后,观察结果如图甲所示。向杯中加水,使得水面高过箭头位
置,透过玻璃杯观察纸上的“箭头”;将白纸逐渐远离杯子的过程中,
依次观察到的情景是( D )
【例3】图
A. 丁、乙、丙 B. 乙、丙、丁
C. 丙、丁、乙 D. 丁、丙、乙
D
【例4】如图A、B是同一架照相机的不同状态,如图甲、乙是照相机在
这两种状态下分别拍摄同一赛车时的两张图片,照相机的镜头是
(选填“凸透镜”或“凹透镜”),照片 (选填“甲”或“乙”)
是照相机在A状态下拍摄的。
【例4】图
凸透
镜
乙
实验 探究凸透镜成像的规律
【例】小红同学利用光具座、凸透镜、蜡烛和光屏等实验器材“探究凸
透镜成像的规律”。
(1)她先将凸透镜固定在光具座上50 cm刻度线处,通过如图甲所示的实验
得到该凸透镜的焦距为 cm。为使像成在光屏中央,应将烛焰、
凸透镜和光屏三者中心调到 。
(2)她将蜡烛移至光具座上10 cm刻度线处,如图乙所示,然后移动光屏得
到一个清晰、倒立、 的实像。
15.0
同一高度
缩小
(3)她又将蜡烛移至光具座上25 cm刻度线处,为在光屏上再次得到清
晰的像,应将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)透镜的方向
移动;应用这一成像特点可制成的光学仪器是 。此时小
红把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,像变模糊了,若要在光
屏上再次得到清晰的像,则应将光屏向 (选填“靠近”或
“远离”)透镜的方向移动。
远离
投影仪
远离
(4)随着蜡烛燃烧,烛焰的像会偏移,为了使像重新回到光屏的中心,接
下来的操作是 。
可以将凸透镜下移(或将蜡烛上移或将光屏上移)
(5)小红将蜡烛移至光具座上40 cm刻度线处,发现无论如何移动光屏都不
能在光屏上得到像,为了观察此时的成像特点,接下来的操作是
。小红将蜡烛继续靠近透镜,看到的像
将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
从光
屏一侧透过凸透镜进行观察
变小
(6)小红想要探究凸透镜成像是否左右相反,在不改变原有器材的基础
上,可以进行的操作是
。
(7)实验结束后,小红对上述实验装置做了改进,用发光二极管做成
“F”字样的发光体,其好处是 (写出一点即可)。
朝烛焰水平方向吹口气,观察烛焰像是否朝相
反方向晃动
成像更稳定
(8)在实验过程中,光屏上呈现了一个清晰的像,此时,小红用焦距相
同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜,则光屏上呈现的像比原来的
像 (选填“更大”“更小”或“更亮”)。
更亮
易错点 透镜的判断
【例1】一束光在空气中经凸透镜折射后,对于折射光线,下列说法中正
确的是( D )
A. 一定是平行光束 B. 一定是会聚光束
C. 一定是发散光束 D. 折射光束比原来光束会聚
D
【例2】如图画出了光线通过透镜(图中未画出)的情形,其中通过凹透镜
的是( B )
【例2】图
A. 甲、乙、丙 B. 甲、乙、丁
C. 乙、丁 D. 甲、乙、丙、丁
B
【例3】如图所示,虚线方框内放置了一块透镜,右侧有一块光屏,
平行并紧贴虚线方框放置。一束平行光通过图中虚线框后,在光屏上
形成一个圆形光斑。要判断虚线框中是凸透镜还是凹透镜,只需将光
屏向右移动:
(1)如果光屏上的光斑 ,
那么就是 。
先变小后变大
凸透镜
(2)如果光屏上的光斑 ,
那么就是 。
【例3】图
一直都是变大
凹透镜
1. (2025·湖北)2025年1月20日,在第九届亚冬会火种采集仪式上,现场
用图甲中的冰透镜成功点燃了火炬。小红为了研究此现象,让光束透过
近视眼镜和老花眼镜投射在墙上,如图乙。 (选填“上”或“下”)
方眼镜的透镜类型与冰透镜相同,为 透镜。
第1题图
下
凸
考点1 透镜
2. (2024·福建)在图中,根据折射光线画出对应的入射光线。
第2题图
3. (2024·大庆)如图所示,光源S发出的两条光线射向凹透镜,其中光线
①平行于主光轴,光线②经过光心,画出它们经过凹透镜的折射光线。
(须保留必要的作图痕迹)
第3题图
考点2 凸透镜成像的规律
4. (2024·巴中)在探究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏
位于如图所示位置时,在光屏上出现一个清晰烛焰的像,其成像特点是
( A )
A. 倒立、放大的实像 B. 倒立、放大的虚像
C. 倒立、缩小的实像 D. 正立、放大的虚像
第4题图
A
5. (2024·牡丹江)把凸透镜正对太阳光,在距凸透镜10 cm的光屏上得到
一个最小最亮的光斑,若将一支点燃的蜡烛放在此凸透镜前15 cm处,在
凸透镜另一侧调节光屏的位置,可得到烛焰清晰的( D )
A. 正立、放大的虚像 B. 倒立、缩小的实像
C. 倒立、等大的实像 D. 倒立、放大的实像
D
6. 探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所
示,光屏上恰好成清晰的像,该像是倒立、等大的实像,此凸透镜的焦
距是 cm。凸透镜和光屏位置不动,将蜡烛远离凸透镜,给凸透
镜“戴上”合适的 (选填“凸透”或“凹透”)镜,可再次获得清
晰的像。
15.0
凹透
第6题图
7. 在“探究凸透镜成像的规律”实验中,物距u与像距v之间的关系
图像如图所示,则该凸透镜的焦距是 cm,当u=15 cm时,光
屏上成倒立、 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实
像, (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是根据
这一原理制成的。
10
放大
投影仪
第7题图
考点3 凸透镜成像规律的应用
8. (2025·广东)放大镜属于 (选填“凸”或“凹”)透镜。如图,邮
票通过透镜所成的像是 (选填“实”或“虚”)像,邮票到透镜的距
离 (选填“大于”或“小于”)透镜的焦距。
凸
虚
小于
第8题图
9. 如图所示,在透明的塑料卡纸上滴一滴清水,透过水滴可以看到
“物”字的 (选填“实像”或“虚像”), (选填“照
相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理和此现象相同。
第9题图
实像
投影仪
10. (2024·陕西)“强行透视法”是一种富有创意的拍摄技巧。拍摄时,
让两个物体离镜头远近不同,再调整拍摄角度,使两物体的像在同一张
照片中呈现出有趣的效果。如图是利用该技巧拍摄的照片,下列说法正
确的是( B )
A. 照相机镜头对光有发散作用
B. 拍摄该照片时,花比人更靠近照相机镜头
C. 花和人通过照相机镜头成的是正立、缩小的实像
D. 若要使花的像更大一些,可将花移到照相机镜头一倍焦距之内
第10题图
B
11. (2025·广州)如图,光线a(图中未画出)射到平面镜上,其反射光线b平
行凸透镜的主光轴,b经凸透镜折射后,射到屏上的A点。
第11题图
(1)画出光线a;
(2)画出光线b经凸透镜折射后的光路,并标出凸透镜右侧的焦点F;
(3)保持光线a不变,若平面镜转动角度小于90°,则 (选填
“顺时针”或“逆时针”)转动平面镜,可使a的反射光线通过凸透镜光
心O。
顺时针
11. (2025·广州)如图,光线a(图中未画出)射到平面镜上,其反射光线b平
行凸透镜的主光轴,b经凸透镜折射后,射到屏上的A点。
第11题图
考点4 眼睛和眼镜
12. (2024·西藏)保护视力,科学用眼已成为社会共识。图中能模拟远视
眼及其矫正原理的图是( D )
A. 甲和丙 B. 甲和丁
C. 乙和丙 D. 乙和丁
第12题图
D
13. (2024·山西)如图为青少年眼病患者眼球与正常眼球对比图。关于该
患者的晶状体及视力矫正,下列说法正确的是( A )
A. 对光的会聚能力太强,需佩戴近视眼镜
B. 对光的会聚能力太强,需佩戴远视眼镜
C. 对光的会聚能力太弱,需佩戴近视眼镜
D. 对光的会聚能力太弱,需佩戴远视眼镜
第13题图
A
考点5 显微镜和望远镜
14. 如图关于透镜的应用,下列说法中正确的是( C )
甲 乙 丙 丁
第14题图
C
A. 如图甲,凹透镜可以矫正远视眼
B. 如图乙,凸透镜可以矫正近视眼
C. 如图丙,显微镜的目镜成正立、放大的虚像
D. 如图丁,望远镜的目镜成正立、放大的实像
15. 光学与人类生活紧密相连,为我们的生活和工作带来了创新的产品
和解决方案。随着科技的发展,光学技术的应用范围越来越广泛,将继
续为人类创造更多的机会和价值。阅读下面材料,回答后面的问题。
材料一:2023年诺贝尔物理学奖由三位科学家分享,以表彰他们“为研
究物质中的电子动力学而创造了阿秒激光脉冲的实验方法”。自然界里
的各种物理过程,其运动的时间尺度是不同的。比如,运动员划水一般
是每秒一次,用肉眼就可以清晰分辨划水过程;子弹击穿苹果的过程用
肉眼无法捕捉,但可借助高速摄像机拍摄后、以慢动作呈现。相比之
下,自然界微观世界的粒子运动更快,甚至无法用高速摄像机捕捉。要
能看清原子内电子的运动,需要曝光时间短至阿秒量级的超快照相机。
而阿秒激光脉冲,就是这样的照相机,它的出现,推开了微观世界的一
道新大门。
材料二:图甲是一种家用消毒柜的结构图。紫外线灯可发出波长为254
nm的紫外线。图乙为紫外线的三个波段示意图,其中UVC对人体伤害最
大。UVC能通过石英玻璃,普通玻璃可有效阻碍UVC的传播。
第15题图
材料三:人类的眼睛好像一架照相机。人的眼睛是通过调节晶状体的厚
薄程度,从而改变晶状体的焦距来获得清晰的实像。当眼睛出现某些缺
陷时,人们需要佩戴眼镜来矫正,常见眼镜的实质就是凸透镜或凹透
镜。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φ=,式中f单
位是m,φ的单位是m-1。平时说的眼镜片的度数,就是透镜的焦度φ乘
100的值。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。
(1)通过材料一可判断,阿秒是 (选填“时间”或“长度”)单
位。
(2)材料一中拍摄到子弹击穿苹果的高速摄像机成的像是 (选填
“倒立”或“正立”)的。
时间
倒立
第15题图
(3)材料二中波长为254 nm的紫外线属于 (选填“UVC”
“UVB”或“UVA”)波段。
第15题图
UVC
(4)材料二中波长为254 nm的紫外线从紫外线灯的密封透明灯管内透出,
对柜内的物品进行杀菌消毒,柜门透明部分的材料应选 ,
透明灯管的材料应选 。(均选填“石英玻璃”或“普通玻
璃”)
普通玻璃
石英玻璃
第15题图
(5)通过材料三分析:某同学所戴眼镜镜片的度数是200度,则该同学
为 (选填“近”或“远”)视眼,镜片焦距为 m;进一步分
析可知,透镜的度数越大,透镜焦距越 (选填“长”或“短”)。
远
0.5
短
第15题图
$